UG软件在MF Twin65车削中心上的加工应用（二）

jackyhsia

　　四、加工仿真研究
6 |% x+ v. ~4 [* @+ u# [& |# G　　本应用研究中使用的vericut(加工仿真)软件可以交互式地模拟演示材料按数控刀轨数据被去除的过程，整个模拟加工过程在计算机上完成，这是在加工前对所作的刀轨文件进行验证的一个极好工具。使用vericut软件可以检验刀具轨迹的准确性并确定所模拟加工完成的零件与原设计模型是否一致，这样就可以大大减少切削过程失误并易于对刀轨文件进行快速正确的调整。
( q5 P5 M' I- G" |6 l6 q0 D3 a　　1.仿真过程
　　使用vericut进行仿真需要具备三个必要条件，即毛坯模型、刀具轨迹数据和切削刀具的描述，按以下步骤进行准备。
　　(1)在UG中按加工零件的毛坯尺寸做一个毛坯模型，并将其保存为vericut可以直接调用的.stl文件。
  J. z! m/ z* \7 V7 F0 T　　(2)刀具轨迹数据就是通过UG的manufacturing模块设计生成的.cls文件(刀具位置源文件)。
" j3 T* d9 k( F　　(3)在CAM设计部分中有专门的刀具控制，其中在前述各项加工步骤中均设定了各自的刀具参数，这些参数均是包含在.cls文件内容中的。
* r: n, q8 `3 H5 V4 V" s8 e　　这三个必要条件准备好之后，开始使用vericut进行仿真加工。首先将定义的毛坯模型装载到计算机屏幕中→选定所需的.cls文件，设定好各项显示参数，即可开始毛坯模型的三维仿真加工过程，观察刀具轨迹的准确性→测量模拟加工完成的零件的各项参数，与原设计模型进行比较，数据是否一致。
& T0 K/ [2 Z( }  a# F$ i8 x( {　　2.仿真过程中出现的问题
　　无法完成一个刀具轨迹文件中的车铣仿真加工：发现是因为车削加工和铣削加工的加工坐标系不同所致，于是对CAM部分进行了改进，将车削和铣削加工的加工坐标系一致，于是实现了在一个刀轨文件中的车、铣仿真。
2 r+ l: c) z9 b9 T# S　　无法实现车槽和车螺纹的仿真加工：此零件有三个环形槽和一个螺纹加工，但在进行加工仿真时均未仿真出来，分析是由于刀具控制的问题。
8 t3 p0 f, c7 j2 P　　发现粗车外圆中切削深度过大，有空走刀的现象，在观察加工过程时发现粗车加工时一次切削1.5mm (半径方向)的切削深度过大，出现空走刀的现象，这样不但容易产生刀具的磨损，而且还影响加工件的表面质量，于是及时将切削深度调整为1mm(半径方向)，这样使切削参数更为合理并减少了加工的困难。
　　五、后置处理部分
1 m! O$ e; q8 J0 w3 E" ?　　在运用UG软件完成加工方面遇到的最大困难就是它的制造模块与数控机床之间无法做到有机结合，因为每台数控机床的数控系统不同，必须针对具体机床作出不同的后置处理才能将UG生成的机床文件转化为数控机床可执行的程序文件。而MF Twin65机床所采用的数控系统是西门子840C。完成机床后置处理部分共有14项主菜单，其中影响加工的是前五个选项，根据各类菜单逐级、逐条地定义了机床类型、轴的有效性、预备代码和辅助代码定义以及机床刀具控制和后置处理命令。
　　1.机床类型
2 L* n* i2 Z, e- D0 K+ P5 Q# `　　两个确定机床类型的方案，一个是对车削和铣削独立完成后置部分，然后组合使用，这个方案将车、铣分开，后置部分制作比较方便，但需组合使用，比较繁琐。第二个是用加工中心将车削和铣削方式同时设定进去。这个方案是车、铣功能在一个文件中完成的，后置部分内容较多，制作复杂，但使用起来较为方便。经过对比，我们决定采用第二次方案即将机床类型定义为加工中心。
　　2.轴的有效性
　　在这部分主要确定车、铣模式是否用M、G代码方式输出以及加工中心的铣方式坐标系的采用方式以及如何对车、铣的加工方式进行区分。
/ r) U' G) h: s; b7 p4 B& o8 K　　3.预备代码和辅助代码定义
　　在这个部分中设定M和G代码格式，每一个块中G代码的数量，用户可定义文字输入的内容，这些选项使生成的程序能够符合数控系统识别的格式。
# Y5 Y0 G. G# g+ w' d　　4.刀具控制这个选项是设定G代码来控制运动，需要根据机床不同的G代码含义进行设定。
5 J  P7 H! R) l7 \* g+ h　　5.后置处理命令
　　它允许设定如何输出在.cls文件中的后置命令，可以控制命令的有效性，它的格式等，主要将机床常用的40个后置命令逐一列出，这些都是根据数控机床系统手册一一设定进去，最后生成了该机床的后置处理文件mf65.mdfa。两主轴间工件的自动传递程序是通过制作一个CAM模板文件来解决的：UG软件有标准的M代码和G代码后处理程序，MF Twin 65机床由于是可以看作有4个主轴，2个刀架，所以它不仅有通用的一个数控指令，还有许多该机床特有的指令代码，这些指令不是刀轨数据文件，而是属于加工的前置命令，主要控制主轴运动，冷却液的开关，刀架的运动方式等，而这个接活部分程序通过实际加工，基本上形成了一个固定的格式，只需到时直接应用即可，但在后置处理部分却无法把这么一个约25句的程序添加进去，于是我们尝试使用在CAM设计部分制作模板文件的方式。
% @4 w8 I9 v% W* m1 d# ]* L! q　　(1)在CAM设计时，将这个固定的接活程序用用户自定义的方式定义到operation的前置命令中去；
　　(2)将含有该operation的.prt文件保存到UG的mach子目录下；
6 T5 m4 |" X+ ^　　(3)打开一个模板集文件.opt，将保存的.prt文件定义为UG的标准CAM模板文件即可。
/ O% x$ o2 O9 m6 G- v1 F4 ]* C! F% B　　使用时只要在operation manager窗口中，直接选择设定好的模板文件，根据不同的加工零件选择不同的加工边界和刀具参数即可，这种方法不仅可以解决有类似固定模块程序的问题，还可以将一些典型零件的典型操作也作成类似的模板文件，到时直接调用。
　　在这次CAM设计，将平端面，粗车外圆，精车外圆，挑螺纹均做成模板文件，今后对一批材料接近，形状相似的同一类零件进行编程时，利用这些模块可以大量地节约时间。
. j  ~# T/ T" v/ H5 P% x) J2 W  U　　六、数控加工过程
　　应用UGⅡ软件生成的数控程序传入机床进行试加工，整个程序的加工过程较为顺利，没有因为程序原因发生错误，首件试加工后测量各加工尺寸，发现由于对刀误差，导致刀具补偿数据有一些偏差，造成个别尺寸略微超差，其余尺寸和表面光洁度情况较为理想，在调整了部分刀具补偿数据后又进行了加工，加工出的零件样品各项尺寸均达到了图纸要求。
% O9 T0 e1 \& @: A) }　　七、结论
　　通过引信上体零件在MF Twin 65车削中心上运用UG软件完成整个加工过程以及对加工过程的仿真，基本能够熟练应用UGⅡ的manufacturing模块生成MF Twin65机床的数控程序和vericut软件进行加工仿真。通过对典型零件的试加工，验证了应用UGⅡ软件实现数控机床编程自动化的可行性，为下阶段实现机械产品的CAD/CAM/CAE集成化打下了一定的技术基础。
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