桥式五轴加工中心在 NX 仿真系统中的开发
2019-9-17 来源： 沈阳机床集团航空航天 中捷机床 作者：潘骁 李健
【摘要】本文在 NX 软件的基础之上，对桥式五轴加工中心仿真系统开发的相关内容，进行了简要分析和阐述，对判断机床行程限位、干涉区域等提供有效帮助，从而在设计阶段规避问题，保证加工的准确性和稳定性，进而提高加工的可靠性。
【关键词】桥式五轴；加工中心；仿真系统开发；NX 软件
1 、引言
在桥式五轴加工的过程中，参与切削的联动轴数量相对较多，刀路轨迹也相对较为复杂，这样在加工中心仿真系统仿真的时候，很容易产生误差，导致主轴、刀具、夹具等部件之间产生较大的摩擦力和碰撞力，影响了机械数控机械加工的效率。因此，为了提升加工质量，逐渐将NX 软件应用到其中，加强编程数据的准确性，避免主轴、刀具、夹具之间产生较大摩擦和碰撞，进而提升系统的精准度及加工的质量。
2 、机床仿真系统分析
在 NX 软件的基础之上，机床仿真系统主要是由机床构建器、环境配置器、机床驱动器、机床加工模拟等方面组成。同时，在仿真过程中，对各项数据的准确性都是有着较高要求，任何一项数据的误差，都会影响机床仿真系统的准确性。
3 、加工中心仿真系统结构模型开发
以我司自主设计生产的 GMC2060ub 系列桥式五轴加工中心为例。该型号采用 Sinumerik840D 控制系统；0~25000rpm 高转速电轴轴，AC 五轴摆头，高刚性焊接桥梁及铸造滑枕，双电机齿轮齿条驱动。同时，该机床以模块化设计为主，可在相关参数的基础之上展开仿真系统的开发工作。
3.1 建模
在建模的过程中，一定要根据相关机床设备参数，以及机床的大小，在 NX 软件中对基各部件进行仿真建模工作。建模前需对以下数据进行确认，主要包括：机床地基及固定地脚、X1、X2、Y、Z、A、C 轴运动组建等方面，这样可保证模型构建的全面性及准确性。如图1、2 所示。
3.2 虚拟装配构件模型构建
在 NX 软件中新建一个以 .asm 为后缀的装配体文件；在装配构件开发的过程中，将各项元件参数逐一添加，并完成约束配合。此外，为了后续运动参数的可修改，各个运动组建都应在正向行程上限的位。各个轴所处的方向一定要与坐标轴所处的方向一致。
4、 运动模型构建
在 NX 软件中利用模型创建的方式，展开仿真系统的开发，并且在开发的过程中，主要是对模型中元件之间运动关系，以及运动轴的名称、方向和行程，进行详细的确定，如下：
4.1 新元件的添加
在仿真系统的开发过程中，需要根据模型的状态，不断添加新的元件，以保证模型构建的准确度。添加过程可从以下几个方面展开：
4.1.1 如图 3 所示，进行模型的编写和文件创建，其中文件创建的名称为：sim10moll5ax。
4.1.2 添加的过程中，对新文件进行转换和处理，形成数据编码的形式以后，再用于仿真系统运动模型的构建。
图 3 NX 环境下主减速箱示意
4.1.3 在进入编程环境以后，可以从原有的和新建的元件文件夹中添加元件参数。
4.2 构建器启动运动模型的构建
在模型构建过程中，可利用运动树型结构展开设计。清晰的显示出各元件运动之间的位置和关系，及子组件的变化。为后期模型的构建，提供了相对便利的条件。
5 、配置系统入库仿真系统构建
入库仿真系统主要是对各项构建好的模型，进行整理和编辑。同时进行各个模型的添加工作，进而保证仿真系统构建的完整性和准确性，具体内容如下：
5.1 系统配置
在系统配置模型创建的过程中，可将创建好的机床部件模型、装配模型、运行模型放置在一个 grspphics 文件中。同时，将之前处理好的文件与驱动文件放置在postprocessor 文件中。利用 NX 软件的编辑和处理份功能，对已经复制好的文件进行处理和编写。
5.2 模型入库
根据所指定的仿真系统路径，进行文本路径的添加，这样可以有效的保证桥式五轴加工中心仿真系统开发的准确性。
6 、仿真模拟
以该系列加工中心为例，对汽车模具进行五轴高速加工仿真模拟，在进入加工环节中，添加postprocessor文件，完成约束、驱动配合。在基本的计算后，进行仿真。在仿真的过程中，结合实际对碰撞检查、仿真显示、可视化设置等方面进行设定。同时，从多空间和多角度的方面进行观察。通过界面调整，对机床运动部件的每个切削动作进行分析，对可能会发生碰撞的部件进行模拟，进而保证了虚拟加工的准确性。
7 结语
本文从结构模型、运动模型、虚拟装配、入库仿真系统构建等方面，对桥式五轴加工中心，进行了简要的分析阐述。桥式五轴完备的模块化设计便于产品的系列化，方便了仿真模型的构建。通过这种方法，可在设计阶段有效规避潜在干涉、碰撞等风险。
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