渦輪導(dǎo)向器數(shù)控加工論文范文

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一、工藝系統(tǒng)仿真環(huán)境的構(gòu)建

為真實(shí)反映加工過程中工藝系統(tǒng)內(nèi)各組成部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及位置關(guān)系，必須首先構(gòu)建數(shù)控加工工藝系統(tǒng)仿真環(huán)境。渦輪導(dǎo)向器的加工采用瑞士MIKRONUCP800DURO五軸加工中心，其工藝系統(tǒng)仿真環(huán)境按如下方式創(chuàng)建。

(一)創(chuàng)建仿真機(jī)床將五軸加工中心實(shí)體按運(yùn)動(dòng)邏輯關(guān)系(主要按各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸)進(jìn)行分解，利用三維CAD軟件(如SeimensNX8．0)分別建立各部件三維模型，并轉(zhuǎn)換成VERICUT軟件能識(shí)別的STL文件;然后根據(jù)各部件的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系在VERICUT軟件中進(jìn)行裝配，得到需要的仿真機(jī)床模型;最后設(shè)置好機(jī)床參數(shù)，完成仿真機(jī)床的創(chuàng)建。三維建模時(shí)，只建立部件的外形模型，而不考慮機(jī)床內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)床本體及其它非運(yùn)動(dòng)部件可簡化為一體建模。各部件模型在建模坐標(biāo)系中的位置尺寸最好與該部件在五軸加工中心上同機(jī)床原點(diǎn)的關(guān)系一致，以便于在導(dǎo)入VERICUT時(shí)，能直接確定各部件之間的位置關(guān)系，可從機(jī)床說明書上獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。在VERICUT軟件中進(jìn)行各部件裝配時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)依存關(guān)系，建立機(jī)床項(xiàng)目樹，這是形成仿真機(jī)床的基礎(chǔ)。MIKRONUCP800DURO機(jī)床各部件的運(yùn)動(dòng)依存關(guān)系為:所有運(yùn)動(dòng)部件依存于機(jī)床本體;刀具安裝在主軸部件上，由主軸部件實(shí)現(xiàn)Z方向運(yùn)動(dòng)，主軸部件跟隨Y軸部件運(yùn)動(dòng)，而Y軸部件跟隨X軸部件運(yùn)動(dòng);此外，工件安裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)C軸旋轉(zhuǎn)，而C軸工作臺(tái)跟隨A軸部件實(shí)現(xiàn)繞A軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，創(chuàng)建機(jī)床項(xiàng)目樹的順序應(yīng)為:Base—X—Y—Z—Spindle—Tool，Base—A—C—Fixture—Stock。得到機(jī)床項(xiàng)目樹(如圖1)后，分別添加各部件幾何模型，完成MIKRON仿真機(jī)床的模型創(chuàng)建。所得到的仿真機(jī)床模型如圖2所示。對(duì)所創(chuàng)建的機(jī)床模型，需進(jìn)行參數(shù)設(shè)置才能最終用于仿真加工?？衫肰ERICUT菜單條中的配置→機(jī)床設(shè)定命令，對(duì)碰撞檢測(cè)、初始機(jī)床位置、換刀位置、機(jī)床行程極限等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

(二)配置數(shù)控系統(tǒng)MIKRON五軸加工中心配置的數(shù)控系統(tǒng)為Hei-denhainiTNC530，在VERICUT菜單條中選擇配置→控制→打開控制文件，在控制系統(tǒng)庫下選擇hei530．ctl作為機(jī)床控制系統(tǒng)。但VERICUT提供的控制系統(tǒng)是最基本的配置，需根據(jù)機(jī)床實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置?？稍赩ERICUT菜單條中選擇配置→控制設(shè)定命令，在彈出對(duì)話框中“旋轉(zhuǎn)”標(biāo)簽下設(shè)置A軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)型為“EIA(360絕對(duì))”，C2軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)型為“線性”，絕對(duì)旋轉(zhuǎn)式方向?yàn)椤罢颉鶦CW絕對(duì)”，使用RTCP參數(shù)項(xiàng)設(shè)置為“RTCP旋轉(zhuǎn)軸偏置”，并將RTCP輪廓運(yùn)動(dòng)設(shè)置為“是”。此外，該控制文件缺少A、C軸夾緊及松開輔助指令M10/M11以及M15/M16，為避免仿真時(shí)產(chǎn)生不必要的報(bào)警，需選擇VERICUT菜單條中配置→文字格式命令，在彈出對(duì)話框的“字格式”標(biāo)簽中添加此四個(gè)輔助功能名字。圖2MIKRONUCP800DURO仿真機(jī)床模型

(三)創(chuàng)建刀具庫利用VERICUT的刀具管理功能，可建立加工所需刀具并形成刀具庫。建立刀具時(shí)，需分別定義刀具(Cutter)及刀具夾持器(Holder)的形狀尺寸，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況精確繪制，以保證仿真的可靠性。在刀具庫中，應(yīng)為每一把創(chuàng)建的刀具設(shè)置好對(duì)應(yīng)的刀具號(hào)，并將刀具的裝夾點(diǎn)設(shè)置在刀具夾持器頂面中心位置，以確保正確調(diào)用刀具。

二、渦輪導(dǎo)向器的加工仿真

調(diào)用已經(jīng)創(chuàng)建好的五軸工藝系統(tǒng)仿真環(huán)境，完成以下步驟:(1)導(dǎo)入零件及毛坯模型。在VERICUT中導(dǎo)入模型文件后，應(yīng)確保模型處于正確的位置，否則會(huì)出現(xiàn)加工錯(cuò)誤的情況。通常的做法是，在機(jī)床上安裝好工件以后，通過對(duì)刀操作確定工件上對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，然后在三維CAD軟件中移動(dòng)零件模型，使模型上對(duì)刀點(diǎn)在工件坐標(biāo)系(WCS)中的坐標(biāo)值與實(shí)際對(duì)刀值一致，并將模型的加工坐標(biāo)系(MCS)與工件坐標(biāo)系設(shè)置為重合，再以STL格式導(dǎo)出模型文件。這樣可確保導(dǎo)入模型后，無需再在VERICUT環(huán)境中移動(dòng)模型，也無需設(shè)置加工坐標(biāo)系統(tǒng)，利用仿真軟件默認(rèn)的機(jī)床原點(diǎn)及加工坐標(biāo)系即可實(shí)現(xiàn)仿真加工。(2)調(diào)用NC程序。(3)啟動(dòng)仿真。仿真過程中，若出現(xiàn)干涉、碰撞、超程等錯(cuò)誤，仿真軟件能自動(dòng)報(bào)錯(cuò)，并指示出錯(cuò)的具體情況。據(jù)此，可重新編制數(shù)控程序、調(diào)整刀具尺寸、調(diào)整工件裝夾位置，繼續(xù)仿真加工。渦輪導(dǎo)向器的加工仿真如圖3所示。

三、結(jié)論

本文基于VERICUT仿真軟件構(gòu)件了MIKRONUCP800DURO五軸加工中心仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了渦輪導(dǎo)向器的仿真加工，并在生產(chǎn)實(shí)踐中驗(yàn)證了此仿真環(huán)境的正確性和實(shí)用性。使用該仿真環(huán)境，解決了實(shí)際加工過程中的過切、碰撞等問題，并在保證不干涉的前提下，有效地降低了刀具的懸伸長度，提高了刀具的安裝剛度，在延長刀具壽命、保證加工表面質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，提高工作效率等方面起到了良好的作用。

作者：劉志學(xué)林盛何正琛成單位：成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院