橋式五軸加工中心在NX仿真系統中的開發

潘 驍 ，李 健

（1沈陽機床集團航空航天行業事業部 遼寧 沈陽 110142）

（2沈陽機床集團中捷機床有限公司 遼寧 沈陽 110142）

1 引言

在橋式五軸加工的過程中，參與切削的聯動軸數量相對較多，刀路軌跡也相對較為復雜，這樣在加工中心仿真系統仿真的時候，很容易產生誤差，導致主軸、刀具、夾具等部件之間產生較大的摩擦力和碰撞力，影響了機械數控機械加工的效率[1]。因此，為了提升加工質量，逐漸將NX軟件應用到其中，加強編程數據的準確性，避免主軸、刀具、夾具之間產生較大摩擦和碰撞，進而提升系統的精準度及加工的質量。

2 機床仿真系統分析

在NX軟件的基礎之上，機床仿真系統主要是由機床構建器、環境配置器、機床驅動器、機床加工模擬等方面組成。同時，在仿真過程中，對各項數據的準確性都是有著較高要求，任何一項數據的誤差，都會影響機床仿真系統的準確性。

3 加工中心仿真系統結構模型開發

以我司自主設計生產的GMC2060ub系列橋式五軸加工中心為例。該型號采用Sinumerik840D控制系統；0～25000rpm高轉速電軸軸，AC五軸擺頭，高剛性焊接橋梁及鑄造滑枕，雙電機齒輪齒條驅動[2]。同時，該機床以模塊化設計為主，可在相關參數的基礎之上展開仿真系統的開發工作。

3.1 建模

在建模的過程中，一定要根據相關機床設備參數，以及機床的大小，在NX軟件中對基各部件進行仿真建模工作。建模前需對以下數據進行確認，主要包括：機床地基及固定地腳、X1、X2、Y、Z、A、C軸運動組建等方面，這樣可保證模型構建的全面性及準確性。如圖1、2所示。

圖1

圖2

3.2 虛擬裝配構件模型構建

在NX軟件中新建一個以.asm為后綴的裝配體文件；在裝配構件開發的過程中，將各項元件參數逐一添加，并完成約束配合。此外，為了后續運動參數的可修改，各個運動組建都應在正向行程上限的位置[3]。各個軸所處的方向一定要與坐標軸所處的方向一致。

4 運動模型構建

在NX軟件中利用模型創建的方式，展開仿真系統的開發，并且在開發的過程中，主要是對模型中元件之間運動關系，以及運動軸的名稱、方向和行程，進行詳細的確定，如下：

4.1 新元件的添加

在仿真系統的開發過程中，需要根據模型的狀態，不斷添加新的元件，以保證模型構建的準確度。添加過程可從以下幾個方面展開：

4.1.1 如圖3所示，進行模型的編寫和文件創建，其中文件創建的名稱為：sim10moll5ax。

4.1.2 添加的過程中，對新文件進行轉換和處理，形成數據編碼的形式以后，再用于仿真系統運動模型的構建[4]。

圖3 NX環境下主減速箱示意

4.1.3 在進入編程環境以后，可以從原有的和新建的元件文件夾中添加元件參數。

4.2 構建器啟動運動模型的構建

在模型構建過程中，可利用運動樹型結構展開設計。這樣可以清晰的顯示出各元件運動之間的位置和關系，及子組件的變化。為后期模型的構建，提供了相對便利的條件。

5 配置系統入庫仿真系統構建

入庫仿真系統主要是對各項構建好的模型，進行整理和編輯。同時進行各個模型的添加工作，進而保證仿真系統構建的完整性和準確性，具體內容如下：

5.1 系統配置

在系統配置模型創建的過程中，可將創建好的機床部件模型、裝配模型、運行模型放置在一個grspphics文件中[5]。同時，將之前處理好的文件與驅動文件放置在postprocessor文件中。利用NX軟件的編輯和處理份功能，對已經復制好的文件進行處理和編寫。

5.2 模型入庫

根據所指定的仿真系統路徑，進行文本路徑的添加，這樣可以有效的保證橋式五軸加工中心仿真系統開發的準確性。

6 仿真模擬

以該系列加工中心為例，對汽車模具進行五軸高速加工仿真模擬，在進入加工環節中，添加postprocessor文件，完成約束、驅動配合。在基本的計算后，進行仿真。在仿真的過程中，結合實際對碰撞檢查、仿真顯示、可視化設置等方面進行設定。同時，從多空間和多角度的方面進行觀察。通過界面調整，對機床運動部件的每個切削動作進行分析，對可能會發生碰撞的部件進行模擬，進而保證了虛擬加工的準確性。

7 結語

本文從結構模型、運動模型、虛擬裝配、入庫仿真系統構建等方面，對橋式五軸加工中心，進行了簡要的分析和闡述。橋式五軸完備的模塊化設計便于產品的系列化，方便了仿真模型的構建。通過這種方法，可在設計階段有效規避潛在干涉、碰撞等風險。

[1]苗剛剛.基于NX橋式五軸龍門加工中心仿真系統的開發[J].模具技術，2014(4)：41-45.

[2]高蘇啟.大型龍門式五軸加工中心仿真系統在UGNX7.5上的建立和應用[J].模具技術，2015(4)：59-63.

[3]宋志國，宋艷.基于NX6的五軸加工中心數控加工仿真系統設計[J].科技信息，2016(35)：94-95.

[4]張淑蘭.高架橋式龍門高速加工中心虛擬建模與動態特性仿真分析[D].北京機械工業學院北京信息科技大學，2014.

[5]袁興岳，柴世文.基于UGNX10.0和VERICUT7.4平臺復雜多面五軸車銑復合加工一體化數控仿真研究?[J].機械研究與應用，2016，29(4)：215-218.