基于VERICUT数控机床仿真系统的建立与应用_魏娟

真技术与应用 [M ] 1北京 : 清华大学出版社 , 2002:
利用 MATLAB 软件下的线性系统分析工具绘制 系统的 Bode图 , 如图 5所示 。
1 - 101 【2】陈乐 , 胡良谋 1滞后校正在电液伺服控制系统中的应
用与仿真 [ J ] 1机床与液压 , 2005 (2) : 114 - 1151
美国 CGTECH公司开发的 VER ICUT软件是世界上 应用最广泛的数控加工仿真系统 , 具有强大的三维加 工仿真、验证、优化等功能 , 其主要功能模块如下 :
( 1) Verification模块 。提供三轴数控加工仿真和 验证功能 , 通过演示车间实际的机床加工运动 、切削 过程及毛坯的变化 , 可检测程序的正确性 、对加工中 出现的走刀错误 、碰撞干涉 、过行程等均记入日志文 件 , 以便用户修改 。
212 建立机床刀具库 VER ICUT中的刀具由刀柄和刀片组成 , 刀柄的形状
可在 VER ICUT中画出 , 也可先用其它软件建模 , 并将 其转换成 STL格式 , 便于使用时调入和调整位置。刀片 必须在 VER ICUT中设置 , 选择相应刀片型号 , 输入刀 片尺寸即可在 VER ICUT中建立刀具模型 , 如图 4所示。
图 4 机床刀具库
3 机床加工过程仿真 使用 VER ICUT进行机床加工过程仿真 , 不但能
用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全 过程 , 还能逼真的显示刀具 、夹具 、机床的运行过程 和虚拟的工厂环境 , 其操作过程如下 。
(1) 在 VER ICUT中打开机床模型 , 在 Modeling W indow中 , 设置毛坯大小及形状 。
( 2) Machine Simulation 模块 。用于解释数控 G 代码文件 , 模拟机床和控制过程 , 使虚拟机床按照数 控 G代码来模拟实际生产中机床的加工运动和虚拟 的工厂环境 。
( 3) Op tiPath 模块 。可对切削 用 量进 行 优化 设 计 , 以满足最少时间为目标函数及最大机床功率等为 约束条件的要求 。
第 11期
黄振全 等 : 某型高炮电液随动系统仿真分析
·1 45 ·
图 3 校正后电液随动系统仿真模型
基 于 图 3 仿 真 模
分析与仿真可以看到 , 利用 SIMUL INK对电液随动系
型 , 采 用 ode45 求 解 器
统进行仿真 , 可以方便地模拟实际系统 , 直观得到仿
进行仿真计算 , 对系统
( 1) 建立机床组件树 打开 VER ICUT中新建用户文件 , 在 Model〉Com2 ponent Tree中 , 依次定义机床的组成部分 , 添加顺序 为 base 〉 Z 〉 Tool, base 〉 Y 〉 X 〉 Fixture 〉 Stock, base〉Y〉X〉A这样就得到机床组件树如图 1所示。
建立数控仿真环境就是在计算机上立虚拟的数
控机床本体 、控制系统 、刀具库等 , 通过添加毛坯 , 调用数控程序 , 就可以在 PC机上观看到和机床加工 一样的效果 , 因此建立数控机床仿真环境是进行切削 仿真的基础 。下面就以台湾福裕事业股份有限公司研 制生产 的 2243VMC 加 工 中 心 为 例 , 介 绍 在 VER I2 CUET中建立其仿真环境的过程 。
示 。系统未校正时为振荡曲线 。系统在有并联校正情 提供了参考 。
况下过渡过程时间为 018 s, 超调量为 01376, 振荡次 参考文献
数为 1。可以看出 , 校正后能够保持稳定 , 且对系统 【1】薛定宇 , 陈阳泉 1基于 MATLAB / SIMUL INK的系统仿
的瞬态响应有明显改善 。
(7) CAD /CAM Interfaces 模 块 。提 供 了 与 Pro / Engineer、MasterCAM、Cimatron 等 CAD /CAM 软件的 无缝集成功能 。
用 VER ICUT进行机床仿真以 NC 代码为驱动数 据 , 需要有相应的数控系统 ( 1ctl) 文件 , 才能正确 读取 NC代码 , 此外为了实现机床的动态仿真 , 需要 建立数控机床 ( 1mch) 文件 , 刀具库 (1 tls) 文件 。 2 数控机床仿真环境的建立
关键词 : VER ICUT; 数控机床 ; 仿真环境 中图分类号 : TP39119 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 (2007) 11 - 141 - 2
The Establish ing and Applica tion of NC M ach ine S im ula tive System Ba sed on VER ICUT
真结果 , 能够大大简化设计流程 。通过并联校正装
进行信号响应分析 。对
置 , 可以改善高炮电液随动系统稳定性和系统品质 ,
校正前后两系统输入同 样的单位阶跃信号后 , 其信 号 响 应 如 图 4 所
图 4 电液随动系统 动态仿真结果
与机液随动系统采用的机械校正相比较简单 , 且能获 得较好的性能 , 为今后在 SIMUL INK开发高炮随动系 统模型库和为高炮电液随动系统设计和仿真应用研究
( 4) Model Export 模块 。可以从 NC刀具路径输 出一个 CAD 兼容格式模型 , 随时修正设计模型或加
工计划 。 (5) Multi2D IFF 模块 。提供四轴及五轴全方位的
数控加工仿真 、验证 、优化功能 。 (6) Auto2D iff 模块 。提供加工模型的检查 、分
析功能 , 可将加工模型与设计模型进行比较 , 确保工 件精度符合要求 。
2007年 11月 第 35卷 第 11期
机床与液压
MACH INE TOOL & HYDRAUL ICS
Nov 12007 Vol 135 No 111
基于 VER ICUT数控机床仿真系统的建立与应用
魏娟 , 肖云娜
(西安科技大学机械工程学院 , 西安 710054)
摘要 : 数控仿真是数控加工在虚拟环境中的映射 , 它为产品的可制造性分析提供关键数据 。本文基于 VER ICUT虚拟 制造软件平台 , 以数控加工中心为例详细介绍了在 VER ICUT上建立仿真系统的过程 , 并通过设置毛坯 , 指定刀位轨迹文 件 , 配置相应参数 , 成功实现了加工过程的仿真 。
(2) 打开 Setup〉Control〉Open, 设置 Shortcut = CGTECH2L IBRARY, 选择 fan150 im1ctl控制文件 。
(3) 在 ToolManage W indow中添加已建立的刀具 库。
(4) Setup〉Toolpath调入加工程序 , 在 Toolpath W indow中 , 设置 Toolpath Type 和 Tool Change By选 项 , 添加相应的刀轨文件 , 作为 NC驱动程序 。
该加工中心采用 FANUC0 i2MB 数控系统 , 具有 X、 Y、 Z、A 4个运动轴 , 可实现 X、 Y、 Z 三轴联动 控制 。 Z 轴行程为 635mm , Y 轴行程为 610mm, X 轴 行程为 1 100mm, 主轴最高转速可达 8 000 r/m in, 刀 库容量为 20把 。 211 建立机床结构模型
W E I Juan, X IAO Yunna (Dep t. of M echanics, Xiπan University of Science & Technology, Xiπan 710054, China)
Abstract: The emulation of numerical control is the p rojection of NC p rocess in virtual environment, it offers important data for the analysis of p roduct manufacturing. Based on VER ICUT software p latform , the course of establishing emulation system of the ma2 chining center of numerical control on VER ICUT was introduced, and the emulation p rocessing was realized through designating stock, defining tool path position, dep loying corresponding parameter.
用 VER ICUT建立机床模型 , 是机床结构在计算
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
·142·
机床与液压
第 35卷
机上的映射 , 在计算机上可以显示机床的结构外形 , 也可以通过组建树建立其相互依附关系 。
【3】胡良谋 , 李景超 , 曹克强 1基于 MATLAB / SIMUL INK
的液压伺服控制系统的建模与仿真研究 [ J ] 1机床与
液压 , 2003 (3) : 230 - 2311
【4】曾乐生 , 施妙和 1随动系统 [M ] 1北京 : 北京工业
学院出版社 , 1988: 12 - 191
Keywords: VER ICUT; Numerical control machine; Emulation environment
0 引言 实际数控加工过程中 , 常常为了校验数控程序的
正确性 , 需进行一次或多次试切 , 同时数控加工参数 也需要不断调试 , 直到确认数控程序能够完成预定的 加工要求 。这样不仅浪费资源 、效率低下 , 而且可能 因操作过程中的碰撞或干涉等问题造成经济损失 。数 控加工过程仿真则可以很好地解决以上问题 , 它可以 在 PC机上多方位观察虚拟加工过程 , 旋转 、放大 、 缩小被加工零件 , 修改加工程序 , 直到达到预定的要 求 , 代替程序校验和试切 , 提高加工效率 。 1 基于 VER ICUT的数控加工仿真技术
( 2) 添加机床几何模型 在三维实体软件 CAXA 中按机床实际位置尺寸绘 制各组成部分模型 , 并转化为 STL 格式导入 VER I2 CUT, 依次 按 组 件 树 添 加 实 体 , 以 Base 为 例 , 在 Modeling W indow 中 , 设置 Active Component = Base, Model Type =Model File, 利用 B rowse选择路径 , 选择 添加相应的机床 Base 组件 , 设置 Normals = Outward, Unit = M illimeter, Color = L ight Steel B lue, 同样可添 加其余机床组件 , 生成的机床几何模型如图 2所示 。 ( 3) 机床参数设置 机床模型设置完后 , 还要对机床进行参数设置 , 打开 Setup 〉Machine〉 Settings选项 , 在 Machine Set2 ting window中 , 依次设置机床的 Collision Detect、Trav2 el L im its、Axis Priority选项 , 在 Tables选项中设置机床 初始位置、机床零点、换刀位置等参数 , 如图 3所示。
(5) 在 VER ICUT主窗口中 , 点击右下角的 Reset 按钮 , 再点击 Play to End 按钮 , 运行加工过程的仿 真 , 仿真结果如图 5所示 。
图 3 机床参数设置
图 5 机床加工仿真
(下转第 145页 )
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.