涡轮导向器数控加工论文范文

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一、工艺系统仿真环境的构建

为真实反映加工过程中工艺系统内各组成部分之间的相对运动及位置关系，必须首先构建数控加工工艺系统仿真环境。涡轮导向器的加工采用瑞士MIKRONUCP800DURO五轴加工中心，其工艺系统仿真环境按如下方式创建。

(一)创建仿真机床将五轴加工中心实体按运动逻辑关系(主要按各运动坐标轴)进行分解，利用三维CAD软件(如SeimensNX8．0)分别建立各部件三维模型，并转换成VERICUT软件能识别的STL文件;然后根据各部件的逻辑结构关系在VERICUT软件中进行装配，得到需要的仿真机床模型;最后设置好机床参数，完成仿真机床的创建。三维建模时，只建立部件的外形模型，而不考虑机床内部传动机构，机床本体及其它非运动部件可简化为一体建模。各部件模型在建模坐标系中的位置尺寸最好与该部件在五轴加工中心上同机床原点的关系一致，以便于在导入VERICUT时，能直接确定各部件之间的位置关系，可从机床说明书上获得相关数据。在VERICUT软件中进行各部件装配时，应首先根据机床的运动依存关系，建立机床项目树，这是形成仿真机床的基础。MIKRONUCP800DURO机床各部件的运动依存关系为:所有运动部件依存于机床本体;刀具安装在主轴部件上，由主轴部件实现Z方向运动，主轴部件跟随Y轴部件运动，而Y轴部件跟随X轴部件运动;此外，工件安装在工作台上，工作台实现C轴旋转，而C轴工作台跟随A轴部件实现绕A轴的旋转运动。因此，创建机床项目树的顺序应为:Base—X—Y—Z—Spindle—Tool，Base—A—C—Fixture—Stock。得到机床项目树(如图1)后，分别添加各部件几何模型，完成MIKRON仿真机床的模型创建。所得到的仿真机床模型如图2所示。对所创建的机床模型，需进行参数设置才能最终用于仿真加工。可利用VERICUT菜单条中的配置→机床设定命令，对碰撞检测、初始机床位置、换刀位置、机床行程极限等参数进行设置。

(二)配置数控系统MIKRON五轴加工中心配置的数控系统为Hei-denhainiTNC530，在VERICUT菜单条中选择配置→控制→打开控制文件，在控制系统库下选择hei530．ctl作为机床控制系统。但VERICUT提供的控制系统是最基本的配置，需根据机床实际情况进行相关参数设置。可在VERICUT菜单条中选择配置→控制设定命令，在弹出对话框中“旋转”标签下设置A轴旋转台型为“EIA(360绝对)”，C2轴旋转台型为“线性”，绝对旋转式方向为“正向→CCW绝对”，使用RTCP参数项设置为“RTCP旋转轴偏置”，并将RTCP轮廓运动设置为“是”。此外，该控制文件缺少A、C轴夹紧及松开辅助指令M10/M11以及M15/M16，为避免仿真时产生不必要的报警，需选择VERICUT菜单条中配置→文字格式命令，在弹出对话框的“字格式”标签中添加此四个辅助功能名字。图2MIKRONUCP800DURO仿真机床模型

(三)创建刀具库利用VERICUT的刀具管理功能，可建立加工所需刀具并形成刀具库。建立刀具时，需分别定义刀具(Cutter)及刀具夹持器(Holder)的形状尺寸，应根据实际情况精确绘制，以保证仿真的可靠性。在刀具库中，应为每一把创建的刀具设置好对应的刀具号，并将刀具的装夹点设置在刀具夹持器顶面中心位置，以确保正确调用刀具。

二、涡轮导向器的加工仿真

调用已经创建好的五轴工艺系统仿真环境，完成以下步骤:(1)导入零件及毛坯模型。在VERICUT中导入模型文件后，应确保模型处于正确的位置，否则会出现加工错误的情况。通常的做法是，在机床上安装好工件以后，通过对刀操作确定工件上对刀点在机床坐标系中的坐标值，然后在三维CAD软件中移动零件模型，使模型上对刀点在工件坐标系(WCS)中的坐标值与实际对刀值一致，并将模型的加工坐标系(MCS)与工件坐标系设置为重合，再以STL格式导出模型文件。这样可确保导入模型后，无需再在VERICUT环境中移动模型，也无需设置加工坐标系统，利用仿真软件默认的机床原点及加工坐标系即可实现仿真加工。(2)调用NC程序。(3)启动仿真。仿真过程中，若出现干涉、碰撞、超程等错误，仿真软件能自动报错，并指示出错的具体情况。据此，可重新编制数控程序、调整刀具尺寸、调整工件装夹位置，继续仿真加工。涡轮导向器的加工仿真如图3所示。

三、结论

本文基于VERICUT仿真软件构件了MIKRONUCP800DURO五轴加工中心仿真环境，实现了涡轮导向器的仿真加工，并在生产实践中验证了此仿真环境的正确性和实用性。使用该仿真环境，解决了实际加工过程中的过切、碰撞等问题，并在保证不干涉的前提下，有效地降低了刀具的悬伸长度，提高了刀具的安装刚度，在延长刀具寿命、保证加工表面质量、降低生产成本，提高工作效率等方面起到了良好的作用。

作者：刘志学林盛何正琛成单位：成都航空职业技术学院