多连铸叶片精铸模具制造在虚拟仿真的加工环境构建及加工过程
0 引言多连铸叶片模具就是在一套模具上一次铸出多个联体的叶片, 相比单个叶片模具, 其结构更复杂, 例如本课题中涉及的六连铸叶片蜡模( 见图 1) , 工装部件多, 结构复杂, 型面曲率大. 从零件多次装夹、采用不同编程软件、采用多轴加工工艺等因素考虑, 为了保证刀具轨迹及程序的合理性和正确性, 就必须对零件的刀具轨迹或加工程序进行验证, 而借助MasterCAM 及U G CAM 软件自身的仿真功能对上述功能只能进行简单的刀具模拟.从六连铸叶片工装总图可以看出, 为了保证叶型的成型, 除了 5 组叶型活块, 还包含盆、背模各 1件, 其三维模型如图 2所示. 下面以盆模为例进行虚拟仿真介绍.盆、背模的特点是: 外形不规则, 内部加工减轻槽后零件变得单薄, 型面两侧有多处倒抠处, 精工铣不能清根, 如用电极打则必须做专用夹具, 或者直接使用五座标设备来完成.随着计算机技术及仿真技术的发展, 基于虚拟现实技术构建的虚拟加工环境及系统, 可以全面逼真地反映现实加工环境和加工的过程. 利用 VERICUT 仿真软件, 使工艺、程序等存在的问题得以提前处理,有效提高程序的可靠性, 从而提高实际制造过程中程序编制的效率, 节省机床实际空走刀仿真的成本, 降低制造成本, 缩短制造周期, 提高质量及加工效率.1 虚拟加工环境构建1 1 1 虚拟加工环境建立流程一个工艺仿真系统的建立, 需要对机床环境、夹具、刀具、控制系统等预先定义或配置. 具体如下[ 1 ]: ( 1) 工艺系统分析. 通过调研, 获取精工机床CNC 系统型号和功能、机床结构形式和尺寸、机床运动原理、各坐标轴行程、机床坐标系统以及加工所用到的毛坯、刀具库和夹具库等, 为构建加工环境做好数据准备工作.( 2) 建立用户文件. VERICUT 软件通过文件的形式来管理相关的机床、控制系统、刀具库等用户设置资料, 因此, 需要在VERICT 软件中新建用户文件, 并需要注意用户文件的单位设置.( 3) 构建机床几何模型. 采用三维CAD 软件或者VERICU T 软件自身CAD 功能建立机床运动部件(主要是各运动坐标轴和刀库) 和固定部件的实体几何模型. 如果通过外部 CAD 软件构建, 则需要以VERICU T 软件可用的文件格式导出, 例如 ST L 格式.( 4) 构建机床文件. 主要是指构建机床几何运动模型, 即通过 VERICTU 的部件树, 添加机床各部件的几何模型, 并且需要准确定位, 将结果保存为机床文件.( 5) 选择配置控制系统文件. 虚拟机床环境需要配置不同的CNC 控制系统, 才能够正确运转或加工工件, 因此需要根据搜集的机床资料选择或配置机床所选用的CNC 系统文件.( 6) 建立刀具工具库. 根据机床选用的刀柄形式和规格、刀具种类, 构建机床刀具工具库, 将结果保存为刀具文件( 后缀为1 tcl) .( 7) 设置机床参数. 为了保证机床正常运转, 还需要根据机床数据对机床参数进行设置, 例如机床各坐标轴的行程、换刀位置、机床初始位置、机床参考原点等.( 8) 保存所有设置. 通过前面的选择或配置, 虚拟机床环境全部设置完成, 保存所有文件.到此仿真系统构建完成, 接下来就可以应用其对工件的程序进行仿真验证.1 .2 虚拟加工环境的构建1 .2.1 DMC70V 德玛吉虚拟机床环境DMC70V 德玛吉物理机床属于三轴立式高速加工中心, 其主轴为X / Y/ Z, 机床的行程为 700 mm @500 mm @ 650 mm, 控制系统为Heidehan iTNC530, 配备的刀柄主要为H SK 高速铣刀柄. 物理机床的影像资料如图3所示[ 2].根据获取的机床相关参数资料, 选择UG CAD 作为建模工具, 对DMC70V 机床主要运动轴、机床台面等进行建模, 构建的DMC70V 机床三维CAD 模型如图4 所示.根据上述虚拟加工环境构建流程, 创建的配备Heidehan iTNC530 控制系统的 DMC70V 虚拟机床环境如图5所示.针对构建完成的DMC70V 虚拟机床环境, 我们通过类似物理机床的 MDI方式对虚拟机床各运动主轴、刀具加载等多项功能进行了功能测试, 确保虚拟机床环境正确、稳定地运转.1.2.2 四坐标卧式精工铣虚拟机床环境 四坐标机床为卧式加工中心, 采用德国SIEMENS公司的SINUMERIK 840DE 精工系统. 测量相关的机床尺寸, 如工作台尺寸、附件头的尺寸规格、横梁距离工作台的初始高度等. 根据机床的技术资料, 在VEIRCU T 软件模拟仿真环境下, 为机床结构树添加机床的各个部件及相互间的关系, 例如 X 、Y、Z、B运动轴, 并将U G 构建的3D 机床造型以ST L 格式添加到各部件下, 并存储机床文件.然后为机床配置刀具库. 建立刀具库, 主要包括刀具、刀柄及刀片等部分的建立, 以及对刀具、刀具驱动点和装夹点的定义. 刀具库的建立是一个长期的工作, 并需要根据采购的刀具、刀柄等信息, 及时地更新刀具库, 以方便调用.通过以上工作, 最终构建完成的四坐标卧式虚拟机床环境如图6 所示. 工艺编程人员可以直接应用该虚拟机床对加工程序进行仿真、校验. 为了保证机床环境的正确性, 通过MDI 方式对机床进行测试, 其测试结果如图7 所示.1.2.3 FPT 龙门式五坐标虚拟机床环境根据构建流程, 首先测量相关的机床尺寸, 如工作台尺寸、附件头的尺寸规格、横梁距离工作台的初始高度等. 我们使用U G NX4 1 0 作为构建机床3D 模型的CAD 构建软件, 进行机床三维实体模型的构造,其中FPT 五坐标机床及最终完成的机床三维模型分别如图8 和图9 所示.对于五轴非正交轴结构的机床, 如何正确配置运动轴是一个需要注意的问题, 很多学生由于缺乏经验, 刚开始配置完成的机床, 其A、C 轴总不能正确运转. 经过对机床配置目录树及类似机床结构的分析, 最终构建完成的五坐标龙门铣虚拟机床环境如图9 所示.为了保证五轴设备的正常运转, 除了使用MDI方式对FPT 五坐标虚拟环境进行功能测试外, 还以实例方式对机床环境进行测试.本文由海天技术文章 整理发表，文章来自网络仅参考学习，本站不承担任何法律责任。海天精工一直以尽心、尽力、尽意的态度把握每一台 加工中心、钻攻中心的质量wnsr888手机版相关的文章可查阅本站：技术文章 或本文下方 标签 分类 相关产品可查阅本站：产品中心
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