基于VERICUT软件的五轴仿真机床开发的技术研究

由于DMU50 e Volution双转台五轴属于非正交结构,加工程序的后置处理困难,为了避免五轴机床碰撞事故,在对机床各部件进行测量的基础上,首先利用UG软件对各部件建模;然后将机床三维模型导入VERICUT中,配置机床运动关系,并构建仿真机床;最后对叶轮产品进行了模拟仿真加工,验证了UG后置处理的正确性。     

双转台五轴数控机床后置处理算法研究

通过分析双转台五轴数控机床坐标系和CAM加工坐标系的关系。建立其数学模型。进行机床运动学求解。推导出该类机床后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果。开发了UCP600五轴数控机床专用后置处理程序，经实验验证可以满足五轴联动后置处理的要求。     

经济型五轴数控机床后置处理系统研究与应用

在双转台五轴数控机床结构的基础上,通过分析机床结构坐标系和CAM加工坐标系的关系,建立其机床加工刀头运动轨迹的数学模型,推导出该类型机床的后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果,在UG/PostBuilder通用后置处理器的基础上,针对不同类型五轴联动数控机床选配特定数控系统,设定机床参数、程序和刀轨参数、NC代码格式设置,编制了双转台式五轴数控机床的专用后置处理程序,经实际加工验证可以满足经济型五轴联动后置处理的要求。     

非正交双转台五轴机床后置处理通用方法

针对非正交结构的双转台型五轴机床,提出一种从工件坐标系变换到机床坐标系的逆运动学求解方法。该方法适用于正交及非正交情况下,双转台型、摆头+转台型和双摆头型五轴机床的后置处理问题。分析非正交双转台型五轴机床的结构特点,建立此类机床的通用结构形式。基于点绕空间任意轴的旋转变换公式,建立非正交五轴机床各运动坐标同刀位数据之间的映射关系,实现机床平动坐标和转动坐标的计算。针对机床C轴转动坐标的求解,分析出现奇异位置的情况,给出奇异值问题的处理方法。对整体叶轮流道及叶片加工刀位轨迹进行后置处理,并通过Vericut软件进行仿真试验,验证后置处理方法的可行性和高效性。     

特殊双转台结构五轴联动加工中心后置处理算法研究

针对非传统笛卡尔坐标系统的特殊双转台结构五轴联动加工中心,通过研究机床结构及其后置处理算法,推导出转台运动角度计算和直线坐标变换公式,开发了其后置处理器并集成到UG软件中,利用DMU 70eV五轴联动加工中心进行了复杂工件加工实验,验证了该算法正确性,实现了复杂零件产品的CAD/CAM一体化无图纸设计与制造.     

整体叶轮五轴数控加工的研究

针对整体叶轮的五轴数控加工工艺,首先在CAD软件Pro/E中建立整体叶轮的三维模型;然后使用CAM软件POWERMILL对整体叶轮各个组成部分进行刀具轨迹的生成,并经过后置处理生成可用于实际机床加工的NC文件;最后基于机床仿真软件VERICUT,构建实际机床型号为DMU50V的五轴数控加工中心仿真环境,并模拟实际机床的加工过程,验证了从数控程序的生成到后置处理的正确性,减少了试切零件的误差率,检测到实际加工过程中潜在的各种风险,如机床碰撞、刀具过切或碰撞等,从而达到了优化数控加工程序、提高生产效率的目的。     

基于CAXA制造工程师的哈默C40U机床程序后置处理模块优化

针对哈默C40U机床的结构及加工特点,对CAXA制造工程师中的五轴加工后置功能模块进行参数优化设置,使后置生成的加工程序更有针对性,特别是对于哈默C40U五轴联动机床中最重要的工作台旋转、倾斜及刀具进退刀、换刀、定位等复杂动作实现了更加安全地衔接。并利用实例证明,经定制处理后的CAXA制造工程师五轴加工后置处理模块,对哈默C40U双转台机床的加工适应性更好,安全性更高。     

非正交五轴联动数控机床后置处理技术研究与应用

通过对非正交五轴加工中心德玛吉DMU50E机床结构及参数的分析,构建该机床运动学模型,推导出工作台运动角度计算和直线坐标变换公式。将该算法通过Tcl语言编程并应用于UG后置处理器中,配制出该机床的非正交五轴联动数控加工后置处理程序。应用机床仿真软件VERICUT对该后置处理生成的NC程序进行验证,该后置处理程序稳定可靠,现已成功应用于工程中。     

DMU 50五轴加工中心虚拟机床的研究

通过对DMU 50五轴加工中心的研究,利用VERICUT 7.4数控加工仿真软件,按照DMU 50五轴加工中心的真实机床参数,建立了虚拟机床,通过虚拟机床对整体叶轮的仿真,达到了仿真加工的目的,并在DMU 50五轴加工中心上进行实际加工验证,完全符合要求。因此,DMU 50五轴加工中心仿真系统从理论到实际是可行的,而且是正确的。通过虚拟仿真技术的研究,可以很大程度上缩短五轴加工的准备时间,优化加工程序,同时起到对机床、刀具以及工件的保护作用,为企业带来经济效益的增长。     

A、C双摆头型五轴机床工作精度检验方法研究

结合NAS979圆锥台试件对A、C双摆头型五轴机床工作精度检验方法进行了研究。制定了包括装夹方法、刀具、切削参数在内的加工工艺;运用NX8.0软件生成了刀具轨迹;基于NX8.0构建了适用于西门子840D系统的A、C双摆头型五轴机床后置处理器,利用其生成了加工程序;用VERICUT软件对加工程序进行了仿真;对试件进行了实际加工与检测,精度合格。通过研究总结出了用NAS979圆锥台试件对A、C双摆头型五轴机床进行工作精度检验的方法。     

多轴加工数控仿真模拟技术应用研究

对于4轴或4轴以上的数控编程、数控加工来说,由于编程人员无法预测程序的正确性,即无法预测在程序的运行过程中是否会有"过切"和"欠切"现象以及刀具与零件及机床部件的干涉和碰撞,因此,数控程序的模拟仿真是必不可少的、重要的一个环节。本文以DMU125P5轴机床、西门子840D数控系统及球面零件切削为例,详细阐述5轴仿真的制作过程及模拟仿真的实际应用。     

基于VERICUT的五轴数控加工仿真研究

在VERICUT7.0环境下,实现了DMU 50V五轴加工中心加工叶片仿真的全过程。应用VERICUT的Component Tree功能建立运动学模型,应用UG软件构建了加工中心的机床模型和生成了驱动数控机床所需的NC代码,然后通过设置毛坯,配置相应的参数,实现了叶片的五轴数控加工仿真。     

Development of a 3-axis desktop milling machine and a CNC system using advanced modern control algorithms

In this paper, we introduce a desktop-size 3-axis milling machine and a CNC system which was developed to operate the 3-axis milling machine. The 3-axis milling machine has a mini-desktop size of 200×300×200 mm³ and its cutting volume is 20×20×20 mm³. The vertically installed XY stage is driven by voice-coil motors, and for the zaxis, a magnetically preloaded air bearing and a linear motor are used. The air spindle runs at up to 160,000 rpm. The gravity force is acting on the y-direction, so a weight balancer using an air bearing cylinder is installed to cancel out the gravity force acting on the XY stage in the y-direction. The CNC system designed for the 3-axis milling machine consists of two parts. The one is a graphical user interface program which runs under Microsoft Windows and the other is a DSP program which is implemented on a DSP board with TI TMS320C6701 chips. A G-code interpreter is included in the CNC system which can interpret and interpolate a basic set of G-codes and M-codes in real-time. To improve the performance of servo control loop in the CNC system beyond the traditional PID-type control, several modern control algorithms have been tested including H_∞ control, input shaping control, disturbance observer and cross-coupled control on the 3-axis milling machine. Experimental results show the effectiveness and drawbacks of each control scheme when they are applied to the 3-axis desktop milling machine.     

可配置型五坐标B样条插补控制器的研制

针对采用五轴联动数控机床的线性插补功能进行数控加工存在的不足,提出了一种B样条插补控制策略用于五轴联动数控机床以实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工。参考开放式、模块化体系结构控制器(OMAC)标准,开发了具有B样条插补功能的五轴联动数控机床运动控制器。该控制器将控制任务按照实时性要求进行划分。人机交互、代码解析及参数映射关系构造等过程离线完成,插补运算、离散逻辑控制及逆运动学变换等过程由实时线程执行,保证了数控系统的硬实时性。为简化NC程序的编制过程,控制器设计为接收工件坐标系下的加工信息。通过开发适应各种形式数控机床的逆运动学变换模块,并将机床参数设计为可用户定制,使得控制器具有良好的通用性。在控制器内部建立NC程序文件中位置曲线和方位曲线间的参数映射关系,使得机床平动轴与转动轴间的运动规划符合实际加工要求,并可保证加工精度。实际加工实验中,在采用B样条插补算法的NC程序量降低为线性插补NC程序量15%倍时,其插补误差为线性插补误差的45%,控制器插补精度为0.68,表明该B样条插补控制器可以满足五坐标数控加工的要求。     

基于VB BV100五轴联动加工中心后置处理的研究

针对于Pro/E、UG等通用后置处理器生成的NC代码一般与用户使用的数控机床和系统的要求不符。为了提高自动编程效率,充分发挥加工设备优势,以某机电院研发的BV100双转台五轴联动加工中心为例,对于AC回转工作台式五轴联动数控机床结构,系统地推导了其后置处理的相关算法,包括旋转角度的计算、坐标转换以及新刀位点坐标的计算等;通过VB语言,开发了该机床的专用后置处理器,并通过某叶轮的切削加工实验验证了该后置处理器的正确性和实用性。     

四轴联动数控磨削锥度铣刀数学模型的建立

锥度铣刀的锥刃具有等前角、等后角、等螺旋角关系。需要四轴联动才能完成精确磨削加工。且需建立合理的各数控联动轴之间几何与运动的数学模型。基于进口的德国WALTER公司的Helleenter GC6六轴计算机数控工具磨床的结构。介绍了一套简明实用的建立复杂刀具的数控加工的数学模型方法。任何具有相同或相似的机床结构的系统，都可以采用类似方法建立工件的数控加工数学模型。完成复杂型面的精确加工。     

基于UG的后置处理和加工仿真技术研究

针对典型结构件在DMU50 e机床的数控铣削加工,研究将UG软件的刀位文件生成机床用程序的问题,首先提出了后置处理中重要的机床运动变换和字符转换方法,而后利用C语言编制了数控系统SIEMENS 840D的后置处理程序。最后通过实例仿真加工验证了方法的可行性。     

基于VC的数控机床转换程序设计

分析了五轴龙门铣床FPF—N／C和Fpm-60的机床结构和运动特点及数控系统特点,计算出后置处理的相关算法,开发了基于VC的数控机床转换程序,经过加工证明了开发的转换程序的正确性。     

用于五轴联动数控机床的曲线插补控制策略

为实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工,提出了一种用于五轴联动数控机床的曲线插补控制策略.实现该控制策略的数控机床控制器将控制任务分为非实时任务和实时任务两部分.非实时任务包括刀具路径信息中位置矢量的曲线插值计算和刀位矢量的曲线插值计算;实时任务包括位置矢量插值曲线和刀位矢量插值曲线的实时插补计算,以及插补点坐标的逆机床运动变换.加工实验表明,该插补加工方法町以用于五坐标数控机床的运动控制,具有良好的应用前景.