ISV机床仿真练习

1ISV机床仿真练习本文档用于练习定义用于加工模拟仿真的机床模型数据。第一步定义加工机床模拟的准备工作为了创建用于数控加工机床运动模拟的机床数据，需要时先准备以下数据：加工机床的数字化三维装配模型。用于验证机床模拟仿真的测试模型。加工机床的数字化三维装配模型数据的准备这部分数据的准备，可根据机床的具体结构，利用NX软件的三维建模和装配功能完成。在创建机床三维模型时，只是需要创建出关键的形状，而不需要完成非常细节的部位，否则即浪费时间，且在进行加工模拟时也会影响模拟效率。如下图所示即为一典型机床的三维装配模型。该机床是一台AC双转台卧式数控铣床，其装配结构如下图在本练习中，已经创建好了机床三维装配模型数据，数据位于目录start_machine_parts+X-X+Y-YZAC2下。用于验证机床模拟仿真的测试数据为了验证定义的机床数据的正确性，需要创建测试环境，因而需要创建相应的加工数据。加工数据的创建应以一典型加工零件样例为基础，创建需要测试的加工刀轨。例如下图所示零件即为本练习中机床模拟测试的零件。针对该零件，分别创建了平面铣、变轴铣等加工刀轨，如下图在本练习中，已经创建好的测试数据位于目录machine_test下。第二步定义放置模拟机床的数据的路径在NX软件相应目录C:\NX6\MACH\resource\library\machine\installed_machines（如果安装目录是C:\NX6）下的每一子目录代表一台虚拟机床。因而为了定义新的虚拟机床，需要在该目录下创建新的目录。虚拟机床的数据结构组织如下图所示。3第1步创建放置虚拟机床的数据目录。在…resource\library\machine\installed_machines目录下创建一子目录ucp800_sim。在刚创建的目录下分别创建子目录cse_driver，graphics，postprocessor第2步复制机床几何数据。将start_machine_parts目录下的所有数据复制到第1步创建的ucp800_sim\graphics目录下。第3步启动NX6软件。第4步打开机床几何数据。选取File-Open。选取…resource\library\machine\installed_machines\ucp800_sim\graphics\UCP800.prt。选取OK，打开机床几何数据。该机床的装配结构和几何模型下图。4第5步创建机床运动学模型的装配结构。选取File-New。选取单位为Millimeter。选取Model建模模板。设置新建文件路径为…\ucp800_sim\graphics\输入文件名ucp800_sim，注意：该名字与放置虚拟机床文件的目录同名。如下图选取OK。5如果装配没有激活，选取Start-Assemblies，激活装配应用。选取Assemblies-Components-AddConponent…。在添加部件对话框中选取UCP800。在绝对定位装配方式，见下图。OK。缩放视图，观察机床模型。此时，机床装配结构树应如图。6第6步进入机床运动学模型创建应用。选取Start-MachineToolBuilder进行机床构建器应用。选取资源条上图标打开机床导航器，可以看出缺省的机床名称为NO_NAME。第7步更改机床名称。在机床导航器中，用鼠标点击NO_NAME。输入机床名称UCP800_SIM，回车结束。第8步保存。选取File-Save。第三步创建机床的运动学组件（K-组件）对机床增加床身定义，和各运动部件及主轴头的定义。第1步指定机床的床身部件。在机床导航器中，将鼠标放在节点UCP800_SIM上，选MB3（鼠标第三键）。选取Insert-MachineBaseComponent，如下图。7在CreateK-Component对话框中选取Add按键。选取床身部件。下图所示红色部件为床身部件。选取OK。选取OK完成机床床身的定义。此时，机床导航器应如下图所示。第2步定义机床的X向运动组件。在机床导航器上选取MACHINE_BASE节点。选取MB3-Insert-K-Component，如下图。在CreateK-Component对话框中，输入K-组件的名字为X_SLIDE机床床身主轴(X)主轴(Y)主轴(Z)C旋转工作台A旋转工作台8选取Add按键，选取部件X-axis，选取OK，如下图。选取OK完成X轴运动部件的定义。此时机床导航器如下图。第3步定义Y轴、Z轴及主轴运动部件。在机床导航器上选取X_SLIDE节点。选取MB3-Insert-K-Component。在CreateK-Component对话框中，输入K-组件的名字为Y_SLIDE。选取Add按键，选取部件Y-axis，选取OK。选取OK完成Y轴运动部件的定义。同理完成Z轴和主轴运动部件的定义，由于在几何模型上Z轴和主轴为同一几何对象，因而Z轴对应的装配部件是Z-axis，而主轴就为空。此时机床导航器如下图。9第4步用同样的方法定义A轴旋转部件A_TABLE和C轴旋转部件C_TABLE，其分别对应装配部件为A-aixs和C-axis。第5步用同样的方法定义K-组件SET_UP，PART，BLANK，FIXTURE，在此处，这4个K-组件并不包含任何几何模型，它们是为以后模拟仿真的应用准备的，其中PART针对放置具体的加工零件，BLANK放置零件毛坯模型，FIXTURE放置工装夹具模型。第6步保存。选取File-Save。第四步对机床的运动学组件进行分类第1步对机床的SETUP组件进行分类。在机床导航器中，将鼠标放在节点SET_UP上，选MB3。选取Edit-K-Component，进入K组件编辑对话框。10选取Claasify按键。在分类对话框中选取_SETUP_ELEMENT。选取OK。第2步用同样的方法，对机床的PART组件进行分类，类型为_PART。一旦选取_PART类型，系统会自动选取_SETUP_ELEMENT类型。第3步用同样的方法，对机床的BLANK组件进行分类，类型为_WORKPIECE。一旦选取_PART类型，系统会自动选取_SETUP_ELEMENT类型。第4步用同样的方法对FIXTURE组件进行分类，类型为_SETUP_ELEMENT。第5步保存。选取File-Save。此时机床导航器如下图。第五步在机床的运动学组件上创建连接坐标系并分类对机床通过创建相应的连接坐标系，确定机床的原点和坐标轴方位，以及刀具、工件的装夹位置与方位。第1步设定机床的原点与坐标轴方位。11在机床导航器中，选取MACHINE_BASE节点，选MB3。选取Junctions，弹出Junctions对话框，见下图。在Junctions对话框中选取Add按键，弹出CreateJunctions对话框。在CreateJunctions对话框中，输入连接名字为MACHINE_ZERO，选取DefineCoordinateSystem按键，如下图。图2-24创建机床原点连接利用参考坐标构建器，将机床原点定义在主轴端面中心点上，如下图。注意：机床原点的位置和方位应参照机床说明书进行正确设置。机床原点缺省是换刀点.选取OK，OK，回到Junctions对话框。XYZ12在Junctions对话框中选取MACHINE_ZERO连接。选取Classify按键。在JunctionClassification对话框中选取MachineZero。选取OK，OK，完成机床原点的设定。此时机床导航器如下图。第2步定义刀具的安装位置。定义工作坐标系WCS，将其原点放在主轴端面中心，X轴方向平行于主轴，如下图。在机床导航器中，选取SPINDLE节点，选取MB3。ZXY13选取Junctions，弹出Junctions对话框。在Junctions对话框中选取Add按键，弹出CreateJunctions对话框。在CreateJunctions对话框中，输入连接名字为S，选取DefineCoordinateSystem按键。在参考坐标构建器，选取WCS图标。选取OK，OK，回到Junctions对话框。在Junctions对话框中选取S连接。选取Classify按键。在JunctionClassification对话框中选取ToolMount。选取OK，完成刀具装夹位置的定义。此时机床导航器如下图。第3步定义加工零件的装夹位置。将WCS设置到工作台中心，如下图。在模拟加工时，加工零件将安装在该处。PARTXYZXYZ14在机床导航器中，选取SETUP节点，选取MB3。选取Junctions，弹出Junctions对话框。在Junctions对话框中选取Add按键，弹出CreateJunctions对话框。在CreateJunctions对话框中，输入连接名字为PART_MOUNT_JCT，选取DefineCoordinateSystem按键。在参考坐标构建器，选取WCS图标。选取OK，OK，完成零件装夹位置的定义。此时机床导航器如下图。将WCS恢复到绝对坐标。选取File-Save。第六步在机床的运动学组件上创建NC轴对机床的工作台的运动指定相应的NC轴，并对每一轴进行手工测试，以确定其正确性。第1步设定机床的Z轴。在机床导航器中，选取X_SLIDE节点，选MB3。选取Insert-Axis，弹出CreateAxis对话框，如下图。15在CreateAxis对话框中输入轴名X确保Junction为MACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，表明机床沿X轴移动的坐标值是相对于机床的原点。设置AxisofJunction为X，因为本机床是主轴移动。设置TypeofAxis为Linear，表明X轴为线性轴，即是走线性运动。设置初始值为0，上限值为400，下限值为-400。见图2-35。初始值是主轴端面相对于机床绝对坐标系原点的数值。由于主轴端面中心与机床绝对坐标原点一致，因而初始值为0。按往前、往后移动的按键，检验机床的运动是否符合要求。选取OK，完成机床X轴的设定。此时，机床导航器如下图。-16第2步同样设定机床的Y轴和Z轴，Y轴和Z轴的极限可根据需要自行设置。设定完成后，机床导航器如下图。第4步设置A轴的旋转坐标系。在机床导航器中，选取MACHINE_BASE节点，选取MB3。选取Junctions，弹出Junctions对话框。在Junctions对话框中选取Add按键，弹出CreateJunctions对话框。在CreateJunctions对话框中，输入连接名字为A_ROT，选取DefineCoordinateSystem按键。在参考坐标构建器，设置如下图所示坐标系在圆心上。选取OK，OK，完成A轴的旋转坐标系的定义。此时机床导航器如下图。XYZ--17选取File-Save。第5步设置C轴的旋转坐标系。在机床导航器中，选取A_TABLE节点，选取MB3。选取Junctions，弹出Junctions对话框。在Junctions对话框中选取Add按键，弹出CreateJunctions对话框。在CreateJunctions对话框中，输入连接名字为C_ROT，选取DefineCoordinateSystem按键。在参考坐标构建器，设置如下图所示坐标系在工作台上表面中心。选取OK，OK，完成C轴的旋转坐标系的定义。此时机床导航器如下图。XYZ-18选取File-Save。第6步设定机床的A轴。在机床导航器中，选取A_TABLE节点，选MB3。选取Insert-Axis，弹出CreateAxis对话框，如下图。在CreateAxis对话框中输入轴名A确保Junction为MACHINE_BASE@A_ROT，表明机床沿A轴