高速加工中心的PRO／E建模和VERICUT仿真

aszx1as

在当前制造环境中，高速切削技术越来越广泛地得到应用。切削速度大幅提高，如果刀具轨迹和工艺规划不当，造成的刀具、零件甚至机床的损坏程度，将比传统切削加工更为严重。因而，加工仿真技术就显得尤为重要和迫切。
    加工仿真就是利用相关仿真软件，在计算机中对机械加工的加工环境和加工过程进行3D模拟，可在计算机内形象、直观地模拟机械加工的全过程。从而在不消耗实际材料、不使用真实机床设备的情况下，有效地检验和分析零件的可加工性及加工工艺的合理性，并最终起到缩短产品研制周期、降低产品成本的重要作用，也是实现虚拟制造的一项重要支撑技术。为了使淮阴工学院数字化制造技术实验室的Mikron UCP810 DURO高速JJDT中心更好地发挥效能，降低刀具和机床的损坏率，本文首先利用PRO/E软件，对Mikron UCP810 DURO高速加工中心进行建模，并将建好的机床模型导入数控加工仿真软件VEPJCUT，对螺旋型薄壁零件和复杂叶轮零件，编制数控程序，预先在计算机上进行加工仿真。规划刀具轨迹和走刀路径，并在高速加工中心上成功加工出这两个零件实物。
1 MIKRON UCPS00 DURO高速加工中心的PRO/E建模
    淮阴工学院数字化制造技术省级重点建设实验室的MIKRON UCP 800 Duro高速加工中心，是瑞士MIKRON公司生产的高速、高效、超精密的五轴联动机床，机床采用混凝土聚合物制成的龙门框架结构，各轴均采用大尺寸的滚动导轨支承，以确保机床快速运动时保持必要的刚性和稳定性，具有动态特性(包括所有5个轴)和工件加工精度高、人机界面友好、自动化和过程可靠性好以及操作性能优越的优点，而且机床既可进行加冷却液的湿加工，也可不要冷却液进行干切削。
    机床的主要性能指标如下：
    数控系统：iTNC 530数控系统；
    机床额定功率：P=15kW；
    主轴转速：最高达20000r/min；
    最大进给速度：三个方向的Vfmax=15000mm/min。
    机床各轴行程如表1所示。


表1 机床各坐标轴行程表




    PRO/E软件作为一个集成化的软件，功能非常强大，利用它可以进行零件设计、产品装配、数控加工等多种工作，在我国的工厂和研究所得到广泛应用。国内的许多高校也选择它作为研究开发的基础软件。本文通过测量Mikron UCP810 DURO高速加工中心各主要部件的实体尺寸，在PRO/E Wildfire 4．0中进行设计，建立各主要部件模型，并进行装配，得到机床模型。图1是几个主要部件和机床的装配模型。这就为下面在VERICUT中进行加工仿真奠定了基础。




图1 PRO/E建模的机床模型

2 加工过程的VERICUT仿真
    虚拟制造依靠建模与仿真技术模拟制造、生产和装配过程，虚拟加工环境耐腐蚀合金耐腐蚀合金建模是进行制造过程仿真、预测加工问题的前提和基础。目前，在数控加工时，广泛采用VERICUT软件来仿真加工过程。
    VERICUT是美国CGTECH公司开发的一种运行于Windows或UNIX平台的计算机上的先进的专用数控加工仿真软件，它能够真实地模拟在加工过程中刀具的切削、加工零件、夹具、工作台及机床各轴的运动情况。VERICUT能够仿真直至5轴的多轴机床和大型、复杂的NC刀路轨迹。具有较强的通用性。该软件不仅能够对NC程序进行仿真、验证、分析及优化，而且能够对机床进行仿真。通过该软件模拟机床加工的过程，能真实反映加工过程中遇到的各种问题，包括加工编程的刀具运动轨迹、工件过切情况和刀、夹具运动干涉等错误，甚至可以直接代替实际加工过程中试切的工作，并且提供了对刀位轨迹和加工工艺优化处理的功能，可以大大提高零件的加工效率和机床的利用率。
    通过对机床进行描述和结构分析，通过在VERICUT中建立机床组件树并向其中添加机床几何模型和部件模型，可以完成机床的装配，并进行必要的调整，得到机床在VERICUT中的模型。
    通过对机床进行碰撞检测设置、机床初始位置和换刀点设置、机床极限位置没置等设置工作；对刀具进行刀刃、刀柄和刀具组装设置；进行运动设置、G代码设置等一系列设置工作，最后导人工件模型和数控程序，就可以对加工过程进行仿真。对加工编程的刀具运动轨迹进行验证，检查工件的过切情况和刀、夹具运动干涉等错误并进行修正，就可以有效地避免零件在实际加工时出现不必要的破坏情况，保护刀具、工件和机床。下面是对某螺旋形薄壁零件和复杂的叶轮零件进行仿真的效果图。


图2 仿真效果图


    通过验证程序、刀具轨迹以及没有干涉等各种加工必备条件以后，利用本台Mikron UCP810 DURO高速加工中心进行加工，图3是加工叶轮的现场。加工过程非常顺利，得到了图4所示的厚度为1 mm的螺旋形薄壁工件和多个复杂的叶轮零件。


图3 加工叶轮的现场


图4 加工出的零件实物


3 结论
    本文利用3D软件PRO/E对M1KRON UCP800 DURO高速加工中心进行建模，将其模型导入VERICUT中构建数控仿真系统，再将工件毛坯模型和NC程序导入，实现了对螺旋式薄壁件和复杂叶轮零件的加工虚拟仿真。通过仿真，保证了数控程序和走刀路径、刀具轨迹的正确性，将过切与干涉等不安全因素，消除在加工之前，优化了加工工艺，提高了生产效率，并利用高速加工中心进行加工，得到了这两种零件的实物。

[ 本帖最后由 aszx1as 于 2011-11-28 19:37 编辑 ]

xuhu1024

哎 破衣那模块没用过啊

白馥雅

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