前言:
虚拟仿真加工技术是先进制造技术的关键技术之一,直接影响先进设备尤其是数控设备的应用水平。提高仿真技术的应用水平是有效提高数控设备利用率、提升数控加工水平的技术关键。
虚拟仿真加工应用专业的VERICUT仿真软件可以对刀具轨迹进行验证,也能够对数控加工程序直接进行验证,因而成为数控加工程序验证的重要手段。虚拟仿真加工技术将加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型以及刀具模型动态地显示出来,模拟和真实体现零件的实际加工过程,能够检查NC代码中的语法错误和完整性以及准确性,实现干涉、过切、残留校验,并直观安全地模拟、验证、分析切削过程。目前我们已成功的将VERICUT仿真软件应用到直角坐标系下的数控程序仿真,但是有些设备有时也会使用极坐标编程,这样会使程序相对简单,特别是在相同半径的圆周上加工多个孔、型槽,凹腔等的操作,使用极坐标编程使程序易于编制且易懂。通过对西门子系统标准编程指令、宏指令以及VERICUT软件本身的研究,以数控钻镗床taurns为例,详细论述如何使用VERICUT软件实现极坐标程序的仿真加工。
1西门子数控系统使用极坐标指令编制的钻孔子程序
西门子数控系统,可以通过数据通道实现系统变量和外部R参数之间的相互传递,因此比较容易通过宏指令去实现数控程序的循环功能,而且西门子控制系统也支持极坐标指令,所以采用极坐标指令编制钻孔加工循环程序,会使程序结构简单、易懂。下面的程序就是将R1附值,通过R1值的递增及子程序的调用来实现50个孔的加工循环,而其中的子程序就是使用了极角、极半径编制的极坐标加工程序(子程序代码如下)。
要在VERICUT中实现以上主程序及子程序的循环仿真加工,我们主要进行的是将子程序中的G10、A、U在VERICUT配置菜单的Word/Address中进行配置,使虚拟仿真环境可识别NC程序中的这些代码。
2用VERICUT进行钻孔加工循环的仿真验证
2.1机床定义
机床定义的内容包括*.mch文件(定义机床、夹具等)和*.ctl(定义控制系统)文件两方面。由于机床的结构千变万化,控制系统类型繁多,所以通常采用基于Vericut内嵌的控制系统文件结合具体的机床结构来定义机床。
2.1.1机床结构的定义
主要内容包括确定机床坐标系、定义运动轴运动关系和各组件模型的添加。机床各组件模型建议使用UGNX软件创建,因为UGNX不仅有强大的建模、装配功能而且可以将工作坐标系设定到机床零点上,当导出的机床组件*.stl模型添加到VERICUT各运动组件下时,可保持UGNX中原有的装配位置关系和坐标零点,避免在VERICUT中进行组件间的位置调整。
用VERICUT进行机床结构的定义,首先要定义机床的运动关系。各运动轴的运动关系是在VERICUT环境下的结构树对话框中构建的,以Y轴为例,创建步骤是选择工具栏中的component tree图标或选择configuration菜单下的component tree选项,在弹出的Component Tree 对话框中选取“BASE”—“右键”―“insert”—'“Y Lin-ear”,其它运动轴的定义如 Y 轴的定义步骤,各运动轴主动及从动的关系一定要准确,机床的运动方式才能准确。机床各运动轴添加后,机床运动关系也确定了,但还需各组件的模型,机床结构才能够完善,各组件模型的添加顺序为:双击某组件,在弹出的Modeling对话框选取“model —?“Browse...”~^■选取相应组件的*.stl文件一?“OK”即完成组件模型的添加。机床所有组件模型添加完成,机床就有了完整的结构。
2.1.2机床控制系统的定义
控制系统的定义主要包括编程零点的设定及G代码、M代码定义。此机床的控制系统是西门子控制系统,可以用Vericut内嵌的西门子控制系统如siri840d.Ctl进行所需配置。要钻孔零件的编程原点位f零件的旋转中心,所以需将编程零点设定到零件的旋转中心,其操作步骤是选择 Project—?Processing Options—G-Code—Settings,然后在G-Code Settings对话框中选择Tables选项,在该选项下添加G54的坐标值,即完成了编程零点的设定。
上述钻孔程序段中有些代码在Vericut内嵌的sin840dxtl控制系统中是不可识别的,为了能够实现钻孔循环的仿真加工,其中必须要定义的代码有G10、A极角、U极半径,也是要实现仿真加工的关键代码,这些代码都是在Configuration菜单下的Word/Address对话框中进行设置的。G10在程序段中的含义是调用极坐标加工,所以在G10的定义中需添加Polarlnterpolation和SetPolarlnput两个宏,并设置其值为“1”。极角和极半径的定义是在原有的A、U寄存器下添加SetPolarAngle、SetPolarRadius两个宏,并需设置其输出条件为在极坐标加工的情况下输出。
2.2定义数控工艺模型
通常釆用UGNX建立零件的工艺模型,包括毛坯、零件、夹具等,注意使UG中工作坐标系和VERICUT软件中的加工坐标系重合,这样在VERICUT中易于模型的装配。定义模型的文件格式,在UG中将建立好的工艺模型以*.stl或*.igS等VERICUT软件能够识别的格式导出。此钻孔程序没有夹具,所以只需创建毛坯及零件的三维模型。
2.3加工刀具库的定义
从刀具文件夹中选择刀具库或者自定义刀具库,确定钻孔所用刀具类型、刀具直径、长度等参数,定义刀具装夹点、刀尖点和驱动
点、。
2.4加载数控程序
将编制好的数控程序加载@ VERICUT软件仿真环境中,可以批量添加,也可单个添加。当鼠标放置到Add/Modify Programs...命令位置,双击鼠标进入加载程序操作界面,选择钻孔用的数控加工程序,即完成了程序的添加。
2.5加工过程仿真
在定义好毛坯、控制系统、机床和刀具的基础上,设置好仿真动画显示参数,就可以进行切削过程仿真了。如果需要,还可以对夹具、材料、视窗等辅助内容进行定义。切削过程和切削结果均显示在图形窗口中,干涉与否可通过日志文件和提示行查看。
3结束语
Vericut是集多种功能于一体的切削仿真系统。文章阐述了基于Vericut极坐标钻孔程序仿真加工的实现方法。利用该平台能够以形象直观的方式实现对数控代码的校验,对于保证数控程序的正确性具有重要意义,可以将过切与干涉等不安全因素消除在机床加工之前。文章也旨在通过VERICUT软件对极坐标指令处理方式的介绍,将VERICUT软件更好地用到实际工作中去,同时去开发更多功能为我们服务。
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