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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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