数控加工仿真技术课件.ppt

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1、第九讲 数控加工仿真技术,一、仿真技术概述,模拟技术：选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一系统来表示它们的过程 仿真模拟：模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿真，即用一数据处理系统来全部或部分地模拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行同样的程序、获得同样的结果主要用途：主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、教学训练和考核鉴定等领域,仿真（模拟）概述-国外应用,1773年法国科学家最早用仿真模拟方法做物理实验，估计值1876年美国统计学家第一次使用仿真模拟方法做随机实验 20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技中所处的地位日益提高。一些发达国家非

2、常重视仿真模拟技术的开发利用，在尤其科学研究、工业、交通、军事、教育等领域得到大量应用,仿真（模拟）概述-国内应用,20世纪50年代，在自动控制领域首先采用仿真技术 70年代仿真模拟训练装置得到迅速发展80年代以来，随着计算机的普及，仿真模拟技术在我国工业、交通、信息自动化、军事、教育等领域得到大量应用,数控加工仿真概述,概述：利用计算机技术来模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程作用：减少工件的试切，提高生产效率特点：形象、科学、安全、经济,数控加工仿真概述,几何仿真：不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，仿真刀具-工件几何体的运动，主要验证NC程序的正确性；

3、它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏、刀具折断、零件报废等问题；同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本；目前常用的方法有直接实体造型法，基于图像空间的方法、离散矢量求交法物理仿真：另称为力学仿真，是通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的,数控加工仿真在教学中的作用,解决学校教学中实训设备少，学生多，设备无法分配的问题解决实训教学的安全问题 减轻教师在实训教学中的工作量，提高 教学效率,数控加工仿真系统,一、VERICUT软件功能简介 1、VERICUT软件简介 2、VERICUT软件主要功能简介 3、为什么需要

4、VERICUT软件模拟仿真 二、VERICUT程序仿真入门 1、VERICUT软件界面介绍 2、如何在VERICUT中构建虚拟的加工环境 三、多轴机床模拟仿真 1、如何创建多轴机床 2、利用创建好的多轴机床进行模拟仿真 3、优化数控程序四、结束语,一、VERICUT软件及功能简介,1、VERICUT软件简介 VERICUT是美国CGTech公司开发一款专业的数控加工仿真软件，是当前全球数控加工程序验证、机床模拟、工艺程序优化软件领域的领导者。该软件自1988年开始推向市场以来，始终与世界先进的制造技术保持同步，采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，可以验证和检测NC程序可能存在的碰撞、干涉、过切

5、、欠切、切削参数不合理等问题，被广泛的应用于航空，航天，船舶，电子，汽车，机车，模具，动力及重工业的车削，铣削（三轴及多轴加工），车铣复合，线切割，电加工等实际生产中。,机床加工仿真，碰撞检查程序验证切削模型尺寸分析切削速度优化模型输出工艺文件生成VERICUT加工仿真软件既可以模拟刀位轨迹文件也可以模拟G代码程序，甚至包括子程序、宏程序、循环、跳转、变量等,2、VERICUT软件主要功能,3、为什么需要VERICUT软件模拟仿真？NC程序有错 编程人员粗心大意 CAM软件系统有错 后置处理有误 工装及其他辅助设备有干涉情况 刀具长度不够 刀柄发生干涉 切削参数不合理 需要较准确地掌握零件加工

6、时间以便安排生产计划 手工编制的程序如何验证,1、VERICUT软件界面介绍,二、VERICUT程序仿真入门,2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境 VERICUT可以通过两种方式构建虚拟的加工环境在VERICUT中创建虚拟的加工环境 刀轨模拟（前置文件）G代码模拟 在VERICUT中新建一个项目文件，按照实际加工依次添加和创建各 个文件运用VERICUT与其他CAM软件集成接口 通过VERICUT与其他CAM软件的集成接口，方便快捷的从CAM 软件中将所有的数据（包括毛坯，夹具，刀具，加工坐标系，程 序，设计模型等等）直接传输到VERICUT中，直接模拟仿真。,在VERICUT中创

7、建虚拟加工环境,刀位轨迹模拟 定义毛料设定加工坐标系按照加工工艺顺序添加程序,2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境,定义毛坯,设定加工坐标系,按照加工工艺顺序添加程序,刀位轨迹模拟，只是对简单的点位进行模拟仿真，对于程序中出现的工艺性错误体现不出来，例如刀杆切削材料等等，另外不能够真实体现实际机床加工用的代码。,刀位轨迹模拟分析,G代码模拟,调用相应的机床和控制系统定义毛料创建加工坐标系创建刀具或调用已经创建好的刀具按照加工工艺顺序添加数控程序设定对刀方式,调用相应的机床文件和控制系统文件,注：夹具、毛坯、设计模型各自有自己的属性夹具属性：用来检测刀柄，主轴等与夹 具之间的碰撞毛坯

8、属性：被切削的属性设计模型属性：用来与切削完的零件进行对比，检测零件加工是否合格,定义夹具、毛坯、设计模型,定义加工坐标系,创建刀具,添加数控程序-按照工艺顺序添加,设定加工对刀方式,运用VERICUT与其他CAM软件集成接口,以UGV举例说明：通过使用NXV,可以实现UG与VERICUT之间的数据传递，简化NC程序仿真的流程，实现软件之间的无缝连接，使操作更加简便，降低了对软件使用者的水平要求，这样每个人都能迅速的进行程序验证。,2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境,VERICUT与其他CAM软件集成接口,定义输出路径定义输出文件名定义项目模板-（加载模拟环境）工序设置几何模型定

9、义：设计模型 毛坯模型 夹具模型 工装在机床上的定位坐标系 注意：模型传输的依据,工序中 毛坯转移的坐标，关于 相对于组件树的关系。,VERICUT与其他CAM软件集成接口,机床类型：选择程序相应的后置处理类型，如果已有处理完的NC程序，该项不用选择切削模式：标准的：一般使用该选项 快速铣削：在三轴和固定轴铣中 可提高仿真模拟速度NC程序类型：CLSF：模拟前置代码（不考虑机 床和控制系统）G代码：模拟G代码仿真附着组件名称：根据VERICUT中机床的attach components的个数来选择与VERICUT机床中相对应附着组的名称对刀方式设置：从刀具或旋转轴到加工坐标系定位,VERICU

10、T与其他CAM软件集成接口,VERICUT与其他CAM软件集成接口,从UGV中传输过来的数据都会转到组件树下相应的节点下。,VERICUT与其他CAM软件集成接口,提示：当我们点击UG接口左下方的OK或apply按钮以后，所有设置将 自动保存到UG文件中。当再次进入UG接口窗口时，我们将直接应用前面的设置。最后进入VERICUT界面，单击运行，等运行完毕可以查看仿真结果。注意：我们在NXV选择VCproject文件时，要保证项目文件里Work Offsets和Program Zero不能同时使用，否则这两式会产生冲突，无法正确仿真。,VERICUT与其他CAM软件集成接口,三、多轴机床的模拟仿

11、真,1、如何创建机床分析机床部件之间的运动关系收集机床部件之间相对位置参数分别添加部件的几何模型其他机床参数的设置,1、如何创建机床,分析机床部件之间的运动关系,机床有两大分支1、刀具分支BaseZYASpindleTool2、毛坯分支BaseXBStock,收集机床部件之间相对位置参数,A旋转轴与主轴端面的距离=313mm,1、如何创建机床,分别添加部件的几何模型 注：机床部件的几何模型可以通过 VERICUT来创建也可以通过其他 的CAD/CAM软件创建，然后输出 stl，iges，step等格式，再加载到 VERICUT相应的部件下。,1、如何创建机床,设置机床的其他参数 机床的初始位置

12、、机床的换刀位置 机床的行程极限、机床各个部件干 涉检查等待。,1、如何创建机床,建立机床应注意事项当机床部件间相对位置已经确定，不要再改动部件位置操作过程中，要分清是对部件，还是对模型的操作。当部件相对位置确定后，后面的操作一般是对模型区分部件坐标系和模型坐标系之间的关系,1、如何创建机床,2、机床模拟仿真,调用相应的机床（机床文件）调用和机床相配的控制系统文件定义毛料定义加工坐标系建立或调用刀具库按照加工工艺顺序添加程序设定编程原点,调用机床和相应的控制系统机床：rock3500（已创建好）控制系统：西门子sin840d,加载毛坯（从其他CAD/CAM软件输出的模型）,定义加工坐标系,定义

13、刀具,加载数控程序,设定对刀方式,机床模拟和G代码模拟的区别 机床模拟可以检查机床在加工过程或换刀时，所发生的干涉和碰撞，比G代码更实际的反映了现实机床加工的情况。,程序速度优化的优点程序速度优化的原理优化参数设置优化程序操作过程 优化控制中设置相应参数优化报告和优化前后文件比较,3、优化数控程序,通过VERICUT优化,可以大大提高加工效率通常为30%左右可以平衡刀具机床的切削载荷，减少刀具和机床磨损，延长刀具和机床的寿命优化后程序不需要人工调节机床加工速度，完全实现真正意义的无人工干预，从而减轻工人的劳动强度,程序速度优化的优点,固定体积切削方式优化（用于粗加工）固定切屑厚度方式优化（用于半精加工和精加工）,程序速度优化的原理,优化参数设置,在相应的刀具下设置优化参数表 建议通过学习模式创建优化库，然后对创建后的优化库进行更加合理的设置打开优化功能开关进行程序优化,优化程序操作过程,优化控制中设置相应参数,优化前后文件比较,四、结束语,通过VERICUT进行程序验证和机床模拟仿真，避免由于程序错误而发生的机床碰撞，超行程，刀具折断等。同时避免空运行试切程序的时间和成本。而且能够确定零件的各个加工尺寸是正确性。在程序已经验证无误的情况下，我们还可以通过优化程序更进一步的提高加工效率，保证质量更加的稳定，从而提高企业的竞争力。,课程结束了!,