基于VERICUT非正交五轴机床加工仿真技术研究.pdf

信息技术 颜 士 肖． 等 基于 V E R I C U T非正 交五轴机床加 工仿真技术研 究 基 于 V E R I C UT非正交五轴机床加 工仿真技术研 究 颜士肖， 蹇悦， 宋健， 穆英娟 【 上海航天精密机械研 究所 ， 上海 2 0 1 6 0 0 摘要 针对非正交五轴联动加工机床结构复杂 ， 加 工准备 周期 长 ， 程序验证 复杂 、 干 涉碰撞 易 发生等特点， 对非正交五轴机床加工仿真技术进行了研究。利用 V E R I C U T仿真软件， 以 D M u 7 0 e v e 机床为原型。 构建与实际机床一致的虚拟仿真环境， 主要 包括仿真机床模型和仿真控制 系统。利用建好的仿真环境。 进行某异型法兰零件的数控加工仿真。结果表 明 构建好的机床 模型准确、 可靠， 验证 了N C程序的正确性， 提 高了加工的准确性、 安全性和生产效率。 关键词 非 正交； 五轴机床 ； 仿真环境 ； 仿 真模 型 ； 仿真控制 系统 中图分类号 T G 6 5 9 ； T P 3 9 1 ． 9 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 ． 5 2 7 6 2 0 1 5 0 3 0 1 3 1 ． 0 3 Re s e a r c h o n No n Or t ho g o na l 5 - a x i s M a c hi n i n g S i mu l a t i o n Ba s e d o n VERI CUT Y A N S h i x i a o ， J I A N Y u e ， S O N G J i a n ， MU Y i n g - j u a n S h a n g h a i S p a c e f l i g h t P r e c i s i o n Ma c h i n e r y I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 1 6 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t Du e t o t h e c o mp le x s t r u c t u r e o f n o n o h o g on a l 5 - ax is，lon g t ime r e a d y f or ma c hinin g，d i ff i c u lt p r o g r a m v e r if i c a t i o n a n d c o l li s ion oc c u r r i n g e a s i ly，t h e n o n o h o go n al 5 - a xis ma ch inin g s i mu la t ion is r e s e a r c h e d on ．Th is pa p e r t r i e s t o c o n s t r u c t t he s i mu l a t i o n e n v i r o n me n t ， wh i c h c o n t a in s t h e s imu la t io n ma c h i n e j u s t a s t h e ma c h i n e o f D MU 7 0 e v e a n d t h e s i mu l a t i o n c o n t r o l s y s t e m wit h t h e s o f twar d of VERI CUT． The n t h e s i mula t ion e n vir o n me n t is u s e d f o r s i mu l a t i n g t h e mac hining pr o c e s s o f a s p e c i a l s h a p ed f la ng e ．Th e r e s u l t s h o ws t h a t t h e en v i r o n me n t i s pr e c i s e a n d r e l i a b l e，whic h i s u s e d t o c h ec k t h e a c c u r a c y o f t he NC p r o gr a m an d i mpr o v e t h e ac cu r a c y，s a f e t y an d e ffic ien c y of CNC man u f a c t u r i n g． Ke y wo r d s n o n o fl h o g o n a l ； 5 - a x is ma c h i n e ；s imu la t i o n e n v ir o n me n t ；s i mu l a t i o n ma c h i n e ；s imu l a t i o n c o n t r o l s y s t e m 0 引言 随着零件结构和加工工艺的日益复杂及数控机床加 工速度、 精度和智能化水平的不断提高， 各类数控机床已 成为装备制造业 ， 特别是航空、 航天、 军工等制造业必不可 少的加工设备。而以提高数控加工效率和自动化水平为 目标的五轴联动加工机床已成为机床制造业 的一个重要 发展方 向 。 五轴联动加工机床存在数控程序的编制及检测难度 大等问题． 而 N C程序的正确性是保证多轴联动数控机 床加工过程中的安全性和零件加工品质的关键。 零件加 工前的试 刀 已不能 满足五轴联动数控机 床 的加工需 求_ 2 ] 。特别是对于非正交的五轴联动机床 ． 程序员 已很 难直观分析机床的运动轨迹 ， 给产品品质和安全生产带 来了很大的风险和隐患。利用 V E R I C U T等虚拟加工仿 真软件进行加工过程的仿真已成为解决上述问题的有 效手段 。 目前 ， 很多学者已经开展了部分基于 V E R I C U T的机 床仿真技 术研究 ． 包括立式三轴加工机床仿 真技术研 究 ] 、 正交转台与摆轴五轴机床仿真技术研究_ 5 等。然 而， 针对非正交转轴的五轴联动机床， 特别是 以空间矢量 轴为旋转轴的五轴机床研究少见报导。 现以典型非正交五轴联动机床 D MU 7 0 e v o为原型 该机床 b 旋转轴为一般空间矢量 ， 构建与实际机床一 致的虚拟仿真环境 ． 包括机床模 型构建、 模型参数设定 和控制系统定制等， 并利用此虚拟仿真环境进行某零件 的加工仿真 ， 以此验证模型的正确性， 指导实际加工生 产， 并为其他机床仿真环境构建提供方法和经验。 1 机床模 型构建 1 ． 1 机床模型树构建 V E R I C U T中机床模型以组件树 的形式存在， 组件树 反映的是机床各部分之间的相对位置和运动依附关系。 根据机床原型 D MU 7 0 e v e 机床实际结构、 运动关系， 确定 机床各部分间的相互依附关系， 见图 1 ， 图中箭头指向为 下级子组件。 _ _ { ． ．[ 机 床 ] _ 基 体 - q 其 他 机 床 附 属 结 构 图 1 D MU 7 0 e v e机床结构依附关系 作者简介 颜士 肖 1 9 8 8 一 ， 男 ， 硕 士研究生 ， 主要从事数控加工技术研究 ， 包括数控加工工艺 、 数控仿真和优化 等。 Ma c h i n e B u i l d i n g 8 Au t o m a t i o n ， 2 0 1 5 ， 4 4 3 1 3 1 ～ 1 3 3 1 3 1