基于UG & VERICUT的弧面凸轮多轴数控加工仿真实现

基于UG & VERICUT的弧面凸轮多轴数控加工仿真实现 基于UG & VERICUT的弧面凸轮多轴数控加工仿真实现 ,11 2汤熊 胡自化张伟林 1)2)( 岳阳职业技术学院，414000, 湖南屈原电力有限责任公司, 414418) 摘要:本文以UG 及 VERICUT软件为平台，在滚子截圆半径方程及由此导出不同滚子类型弧面凸轮廓面方程的基础上, 利用GRIP进行三维建模; 应用UG/CAM模块进行刀轨 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 及后处理; 根据DMU80T特性，在VERICUT中建立相应的虚拟机床，从而实现对上一步中得到的NC代码进行仿真验证; 最后，以锥形滚子弧面凸轮为例，对本文提出的方案进行了验证。实验结果表明, 本文提出的虚拟加工仿真方案能很好地模拟实际加工过程，进一步完善了弧面凸轮的多轴数控加工工艺，从而为弧面凸轮实现快捷、高效、优质加工奠定了基础。 关键词:弧面凸轮; 虚拟加工; UG VERICUT 弧面凸轮机构具有传动链短，精度高，运动平稳，转位可靠，转位与停歇时间比不受限制等优点，已成为机械行业中应用最为广泛的凸轮机构，尤其在数控机床、自动化生产线等领域的应用日益普遍。然而，由于其结构复杂，制造难度大，在承载能力、可靠性、使用寿命等方面的原因，国产弧面凸轮机构与国外同类产品相比还存在较大的差距。滞后的制造工艺严重影响了我国弧面凸轮机构产品的质量、效率和应用。因此，深入开展弧面凸轮的虚拟加工仿真技术研究对弧面凸轮实现快捷、高效、优质产品的开发与生产具有重要现实意义。 常治斌 (2009) 应用PRO/E和VERICUT软件对弧面凸轮加工进行了仿真，但是未 [1]从生产实际要求的情况来考虑，对提高弧面凸轮加工的实际意义不大。有鉴于此，本文以UG & VERICUT软件为平台，通过不同滚子类型弧面凸轮廓面方程，建立弧面凸轮多轴数控加工工艺，确立弧面凸轮多轴数控加工仿真方案，从而实现了弧面凸轮范成法和刀位偏置法的多轴数控加工程序仿真检验。 收稿日期: 基金项目:岳阳职业技术学院立项课题(YZ10-25G) 作者简介: 汤熊(1976年10月-- ), 湖南省岳阳市人, 硕士、讲师。研究方向:数控技术 Email: tx81890585@163.com ,通信作者:胡自化(1968, )，男，博士，教授。研究领域:以数控技术为基础的 现代制造柔性自动化技术的研究。Email: iamtxtu@163.com 1 1. 弧面凸轮统一廓面方程 [2] 以下为球锥滚子弧面凸轮工作廓面方程(即弧面凸轮的统一廓面方程)。 22，， ，，，，，，l，hcos,cos,,a,h,,，a,sin,,a,cos,，r,,,tan,sin,cos,cos,,Ccos,,12mfm122,,，， 22，， ,,，,,,，,,，，ah,asin,acos,(,,tan,)sin,sin,mfm2,,，， 22，， ，，，，,,，,,,，,,，，(lh)sin,ah,asin,acos,r,tan,cos,cos,1mfm1,,，， 22，，R= ，，，，(l，h)cos,sin,,a,h,,，a,sin,,a,cos,，r,,,tan,sin,sin,cos,,c,sin,,12mfm122,,，， 22，， ,,，,,,，，，,,，，ah,asin,acos,r,tan,cos,sin,mfm2,,，， .......................(1) 中参数a 、取不同值，即可得出圆柱滚子、圆锥滚子、鼓型滚子 通过对式(1), 及球锥滚子弧面凸轮的廓面方程。 ,,32. 凸轮三维模型的建立 现以圆锥滚子弧面凸轮为例，根据弧面凸轮的统一廓面方程式(1)，利用GRIP语言进行二次开发，然后在UG中进行三维建模，得到如图1所示的三维模型。模型相关设计参数为:C=180、l=80mm、r=12 mm、h=26 mm、γ,30 mm。 f 图1 圆锥滚子弧面凸轮三维模型 3. 基于UG & VERICUT的弧面凸轮多轴数控加工仿真 ,,4 3.1 基于UG的刀轨规划 下面以圆锥滚子滚子弧面凸轮为利，采用等径加工来进行刀轨的设置。 (1) 启动UG，建立相应的圆锥滚子弧面凸轮CAD模型; (2) 点击Start按钮，选择Manufactring，然后选择cam_general下面的mill_multi-axis，点击Initialize按钮对UG/CAM加工环境进行初始化; (3) 点击工具栏上的Create Program按钮()，建立相应的程序节点; (4) 点击工具栏上的Create Tool按钮(),根据加工的需要，选择相应的刀具类型，以建立加工所需的刀具; (5) 点击工具栏上的Create Geometry按钮()，进行加工坐标系、毛坯、加工零 2 件、安全平面等的设置， (6) 点击工具栏上的Create Method按钮()，根据加工工艺要求，设置合理的加工余量等参数; (7) 点击工具栏上的Create Operation按钮()，创建多轴加工，以实现多轴数控加工刀具轨迹的规划; (8) 在Path Settings中进行加工参数的设置，如切削速度、主轴转速、进/退刀方式等。设置好相关参数后，点击Actions中的Generate按钮()，即可生成刀具轨迹，再经过相应的后处理，得到相应的NC代码。 ,,5 3.2 DMU80T虚拟机床的建立 (1) 首先根据DMU80T机床的特征在VERICUT中建立虚拟机床的运动学模型，如图2所示。 图2 DMU80T运动学模型 (2) 利用UG/CAD模块建立虚拟机床各主要部件的几何模型，通过.ply文件导入至Vericut中，利用Vericut建模模块建立机床的几何模型。图3所示为UG中转台的三维模型，图4所示为DMU80T虚拟机床最终的简化模型。 (3) 根据HEIDENHAIN I TNC 530系统对虚拟机床的控制系统进行定制，如所支持的G/M代码、单位、默认编程模式等，保存为hei530.ctl文件。 图3 转台的三维模型 3 图4 DMU80T虚拟机床简化 4) 根据实际加工的需要建立相应的刀具库文件，并进行保存。图5所示为VERICUT的Tool Manager界面。 至此, DMU80T虚拟机床建立完毕。 图5 刀具管理器 ,,5 3.3 基于VERICUT的仿真 (1) 启动VERICUT软件，导入已经建好的DMU80T的机床模型和相应的控制系统文件，并设置好机床最大行程、机床初始位置、机床零点、换刀位置和碰撞检测等参数，并在机床中添加了夹具和毛坯，如图6所示。 图6 虚拟加工平台 (2) 设置加工坐标系和对刀。新建加工坐标系，然后采用偏置法将刀尖对到加工坐 4 标系上。 (3) 设定好相关参数后即可进行虚拟加工仿真。图7所示为圆锥滚子弧面凸轮等径加工仿真示意图。 其他类型滚子弧面凸轮仿真结果与此类似，在此不进行赘述。 (a)凸轮毛坯 (b)圆锥滚子弧面 图7 圆锥滚子弧面凸轮仿真示意图 4. 结论 利用UG & VERICUT软件平台, 通过适宜的三维建模能达到能很好地模拟实际加工过程。 参考文献 [1] 常治斌，龚青山，何小龙. 基于Pro/ENGINEER 的空间弧面分度凸轮3D建模与数控加工仿真 [J]. 制造业自动化，2009，31(2):63-67. [2] 王其超,初嘉鹏.空间分度凸轮机构的通用计算公式[J].机械设计.1995,(9):52-54. [3] 杨冬香. 弧面分度凸轮机构CAD_CAM_CNC集成研究[D]. 湘潭:湘潭大学，2007 [4] 李锦标，钟平福等. 精通UG NX5 数控加工[M]. 北京:清华大学出版社，2008. [5] 李云龙，曹岩. 数控机床加工仿真系统VERICUT[M]. 西安:西安交通大学出版社，2005. 5 Multi-axis NC Machining Simulation for Arc Surface Cam Based on UG & VERICUT 112Tang Xiong Hu Zihua Zhang weilin 1)2)( Yueyang Vocational Technical College, 414000, Quyuan Administrative Area Electric Power Company , Hunan, 414000) Abstract:Taking UG & VERICUT software as a working platform, based on both the equation of roller cutting radius (ERCR) and the equations for different roller arc surface (ERAS) derived from ERCR, the 3- dimensional modeling has been made by means of GRIP; the cutter track has been designed using UG/CAM module; a virtual machine has been set up and the NC code has been verified with VERICUT soft program according to DMU80T features; and a conical roller arc surface cam as an example has also been tested at last. The results showed that the virtual machining simulation can been very well simulated the practical process, and the multi-axis NC process has been further improved for arc surface cam processing with the characteristics of convenience, efficiency and high quality. Key words: arc surface cam; virtual machining; UG; VERICUT 6