基于NX12與DMU60monoBLOCK五軸機虛擬仿真的開發研究

王鋒 段性軍

摘要： 論文以西門子公司NX12軟件和德瑪吉DMU60monoBLOCK五軸機床為研究對象，研究在軟件平臺構建五軸機床的一般流程和關鍵技術點，通過構建虛擬機床模型、機床控制器、虛擬夾具等，來模擬數控程序的正確性。實現基于NC代碼的多軸聯動加工。并驗證虛擬機床的可行性。最后將該設備的虛擬機應用于教學，對多軸編程的程序進行仿真加工，實現虛擬與現實實踐的完美結合。

關鍵詞： 虛擬加工;多軸聯動;多軸編程仿真;后處理

智能制造已經來臨，面對高精尖的制造利器，多軸加工數控機床日益增加。越來越多的企業和高校都采購了多軸機床，社會對多軸機床操作工、編程員、工藝員需求增加。可是要做好多軸編程、工藝、操作就必須學會多軸虛擬仿真技術技能，多軸加工程序、工藝必須經過驗證才可以進行實際加工。在生產實際中，經常由于程序沒能得到驗證，發生撞刀、撞擊夾具、加工位置錯誤等等事故，不僅增加了產品的生產周期，也降低了生產效率，造成刀具、材料、機床等報廢情況，虛擬加工技術提高了生產效率，降低廢品率、保證設備安全、降低加工成本，最后實現效益最大化。

本文以NX12作為研發平臺，以黑龍江農業工程職業學院為例：DMU60monoBLOCK擺頭式機床為研究對象，研究多軸加工與編程切削過程的幾何仿真技術。為學院學生學習多軸編程技術提供驗證平臺。

多軸聯動加工的核心技術是構建虛擬加工仿真環境。為了完成最優化的仿真過程，構建的機床模型最好能和真實機床1：1，大小，結構、運動范圍等參數相同來完成機床的建立。

機床3D模型的建立

構建機床模型，首先在NX12中的CAD環境建立三維模型，依據DMU60monoBLOCK機床基本尺寸建模，完成零部件的虛擬模型建立，并安裝機床實際關系進行裝配。如圖1所示建立機床三維模型。

機床組件樹創建

機床組件樹創建，首先進入機床構造器MTB進行運動關系的定義和搭建，并在機床導航器中對機床的各個部件進行重新定義名稱和運動關系描述，運動模型是運動關系和邏輯的定義工具，只有定義了運動邏輯關系機床的各部件才可以實現指令運動，確定了機床的運行方式。在定義運動組件和分類時，NX具有自己的父子關系邏輯，父子關系就是依存關系，也是運動和裝配關系的體現。主要有機床本體，刀具主軸，刀庫，刀位，X、Y、Z軸，機床零點，工件坐標系，夾具，毛坯，工作臺。根據機床實際建立了如圖2所示機床組件樹及其分類。在組件樹中輸入機床的基本參數，保證運動關系、行程、角度等于實際機床相同。

DMU60monoBLOCK后置處理

后處理的開發主要包括：機床參數、程序和導軌參數、N/C數據、后處理文件列表。一般來說，沒有特殊要求和特殊輸出的通用型后處理，采用默認的處理器，然后進行部分修改就可以，但是如果需求特殊指令的特殊輸出，就必須添加語句，可以根據自己的需要添加，例如：程序加工刀具名稱的輸出、編程人員輸出、工時定額輸出等等，可以找到NX幫助手冊，按照語言要求進行參數的輸入，這部分涉及到語言程序的編寫，必須經過專業訓練的或者專業從業人員進行編寫。防止由于后處理的不當，造成設備的撞擊和程序數據錯誤等問題。經過編寫語句，根據DMU60monoBLOCK設置如圖3所示后處理語句。來判定輸出程序指令。

刀路的后置處理

在實際軟件編程和機床加工過程中，五軸后處理是仿真的必要條件，編程員可以編制出優化的刀具路徑和工藝路線，但是也需要后處理可以滿足當前刀具路徑的輸出，所以優化的刀路也來自全面優化的后置處理器。經過后置處理的機床程序代碼通過軟件仿真，才可以檢測出程序的質量和優缺點。如圖4所示，是經過DMU60monoBLOCK五軸后置處理的程序代碼。

結束語

多軸虛擬仿真加工需要幾個必備條件（1）虛擬機床（2）虛擬控制器（3）后處理器（4）切削仿真，所以根據實際機床參數，建立虛擬機床模型，使用虛擬控制器對機床的邏輯運動進行設定，編制優化的刀具路徑，通過后處理器對刀具路徑進行代碼輸出，生成機床可識別的機床代碼，然后對代碼進行模擬加工。以此來判定程序的正確性和可靠性。所以五軸機的程序必須經過虛擬校驗才可以進行實際生產。本次實踐，完成了機床模型的建立、組件樹的搭建、運動邏輯的設置，后處理器的設置，最后完成程序輸出和仿真，有效的提高了學生在學習五軸編程時的學習效率，完善了教學過程中的虛擬教學環節。提高了學生對設備的利用率，保證了設備操作安全，本次基于NX12與DMU60monoBLOCK五軸機虛擬仿真的開發達到了良好的教學效果。

參考文獻

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