橋式五軸加工中心在 NX 仿真系統中的開發
2019-9-17 來源： 沈陽機床集團航空航天 中捷機床 作者：潘驍 李健
【摘要】本文在 NX 軟件的基礎之上，對橋式五軸加工中心仿真系統開發的相關內容，進行了簡要分析和闡述，對判斷機床行程限位、干涉區域等提供有效幫助，從而在設計階段規避問題，保證加工的準確性和穩定性，進而提高加工的可靠性。
【關鍵詞】橋式五軸；加工中心；仿真系統開發；NX 軟件
1 、引言
在橋式五軸加工的過程中，參與切削的聯動軸數量相對較多，刀路軌跡也相對較為復雜，這樣在加工中心仿真系統仿真的時候，很容易產生誤差，導致主軸、刀具、夾具等部件之間產生較大的摩擦力和碰撞力，影響了機械數控機械加工的效率。因此，為了提升加工質量，逐漸將NX 軟件應用到其中，加強編程數據的準確性，避免主軸、刀具、夾具之間產生較大摩擦和碰撞，進而提升系統的精準度及加工的質量。
2 、機床仿真系統分析
在 NX 軟件的基礎之上，機床仿真系統主要是由機床構建器、環境配置器、機床驅動器、機床加工模擬等方面組成。同時，在仿真過程中，對各項數據的準確性都是有著較高要求，任何一項數據的誤差，都會影響機床仿真系統的準確性。
3 、加工中心仿真系統結構模型開發
以我司自主設計生產的 GMC2060ub 系列橋式五軸加工中心為例。該型號采用 Sinumerik840D 控制系統；0~25000rpm 高轉速電軸軸，AC 五軸擺頭，高剛性焊接橋梁及鑄造滑枕，雙電機齒輪齒條驅動。同時，該機床以模塊化設計為主，可在相關參數的基礎之上展開仿真系統的開發工作。
3.1 建模
在建模的過程中，一定要根據相關機床設備參數，以及機床的大小，在 NX 軟件中對基各部件進行仿真建模工作。建模前需對以下數據進行確認，主要包括：機床地基及固定地腳、X1、X2、Y、Z、A、C 軸運動組建等方面，這樣可保證模型構建的全面性及準確性。如圖1、2 所示。
3.2 虛擬裝配構件模型構建
在 NX 軟件中新建一個以 .asm 為后綴的裝配體文件；在裝配構件開發的過程中，將各項元件參數逐一添加，并完成約束配合。此外，為了后續運動參數的可修改，各個運動組建都應在正向行程上限的位。各個軸所處的方向一定要與坐標軸所處的方向一致。
4、 運動模型構建
在 NX 軟件中利用模型創建的方式，展開仿真系統的開發，并且在開發的過程中，主要是對模型中元件之間運動關系，以及運動軸的名稱、方向和行程，進行詳細的確定，如下：
4.1 新元件的添加
在仿真系統的開發過程中，需要根據模型的狀態，不斷添加新的元件，以保證模型構建的準確度。添加過程可從以下幾個方面展開：
4.1.1 如圖 3 所示，進行模型的編寫和文件創建，其中文件創建的名稱為：sim10moll5ax。
4.1.2 添加的過程中，對新文件進行轉換和處理，形成數據編碼的形式以后，再用于仿真系統運動模型的構建。
圖 3 NX 環境下主減速箱示意
4.1.3 在進入編程環境以后，可以從原有的和新建的元件文件夾中添加元件參數。
4.2 構建器啟動運動模型的構建
在模型構建過程中，可利用運動樹型結構展開設計。清晰的顯示出各元件運動之間的位置和關系，及子組件的變化。為后期模型的構建，提供了相對便利的條件。
5 、配置系統入庫仿真系統構建
入庫仿真系統主要是對各項構建好的模型，進行整理和編輯。同時進行各個模型的添加工作，進而保證仿真系統構建的完整性和準確性，具體內容如下：
5.1 系統配置
在系統配置模型創建的過程中，可將創建好的機床部件模型、裝配模型、運行模型放置在一個 grspphics 文件中。同時，將之前處理好的文件與驅動文件放置在postprocessor 文件中。利用 NX 軟件的編輯和處理份功能，對已經復制好的文件進行處理和編寫。
5.2 模型入庫
根據所指定的仿真系統路徑，進行文本路徑的添加，這樣可以有效的保證橋式五軸加工中心仿真系統開發的準確性。
6 、仿真模擬
以該系列加工中心為例，對汽車模具進行五軸高速加工仿真模擬，在進入加工環節中，添加postprocessor文件，完成約束、驅動配合。在基本的計算后，進行仿真。在仿真的過程中，結合實際對碰撞檢查、仿真顯示、可視化設置等方面進行設定。同時，從多空間和多角度的方面進行觀察。通過界面調整，對機床運動部件的每個切削動作進行分析，對可能會發生碰撞的部件進行模擬，進而保證了虛擬加工的準確性。
7 結語
本文從結構模型、運動模型、虛擬裝配、入庫仿真系統構建等方面，對橋式五軸加工中心，進行了簡要的分析闡述。橋式五軸完備的模塊化設計便于產品的系列化，方便了仿真模型的構建。通過這種方法，可在設計階段有效規避潛在干涉、碰撞等風險。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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