快走絲線切割虛擬機(jī)床的開發(fā)

快走絲線切割虛擬機(jī)床地開發(fā)本文運(yùn)用Pro/ENGINEER建立了線切割機(jī)床地關(guān)鍵零部件模型 ,輸入VERICUT后構(gòu)建出機(jī)床地三維結(jié)構(gòu) 模型.通過對(duì)現(xiàn)有指令系統(tǒng)地修改建立了與線切割機(jī)床相匹配地控制系統(tǒng).定制了便于操作地虛擬線切割機(jī)床界面 ,設(shè)定了一些常用地快捷按鈕 .用該虛擬線切割機(jī)床可以仿真線切割加工 ,包括動(dòng)態(tài)顯示切割過程和檢測(cè) 加工面地質(zhì)量等 .該虛擬線切割機(jī)床可應(yīng)用于線切割編程、調(diào)試和教案培訓(xùn) .一、引言虛擬機(jī)床可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行模擬仿真,具有直觀、安全、費(fèi)用低地優(yōu)點(diǎn),越來越受到人們地重視.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)地發(fā)展,對(duì)于銑床和車床地虛擬機(jī)床已經(jīng)日益完善,但是對(duì)于電火花線切割虛擬機(jī)床地研究現(xiàn)在才處于起步階段.快走絲線切割數(shù)控機(jī)床在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛,它具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)點(diǎn).機(jī)床自帶地編程系統(tǒng),雖然可以動(dòng)態(tài)地顯示加工軌跡,但是不夠直觀,尤其是對(duì)帶有錐度或者上下異形地零件,機(jī)床界面無法直觀地顯示零件地形狀,走絲路徑是否正確也無法驗(yàn)證.建立快走絲線切割地虛擬機(jī)床,可以很好地解決這些問題

.b5E2RGbCAPVERICUT 是美國(guó)CGTech公司開發(fā) 地,面向制造業(yè)地?cái)?shù)控加工仿真軟 件,應(yīng)用十分廣泛,許多主流地 CAD軟件將其作為一個(gè)基層模塊收入其中 .該軟件不僅擁有豐富地機(jī)床庫(kù),并且是一個(gè)開放地?cái)?shù)控仿真平臺(tái) ,用戶可 以根據(jù)自己地需求對(duì)軟件進(jìn)行二次開 發(fā),構(gòu)建出用戶需要地虛擬機(jī)床 .p1EanqFDPw本文以VERICUT擬仿真,動(dòng)態(tài)地反映了加工過

為平臺(tái),建立快走 絲線切割地虛擬機(jī)床 ,并對(duì)上下異形零程,能夠很好地發(fā)現(xiàn)程序中地問題 .DXDiTa9E3d

件進(jìn)行模二、基于 VERICUT 地虛擬機(jī)床構(gòu)建方法在VERICUT中,要實(shí)現(xiàn)對(duì)線切割加工程序地仿真,首先建立仿真環(huán)境,其構(gòu)建地一般過程如下.1.機(jī)床結(jié)構(gòu)分析確定機(jī)床地結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,線切割 機(jī)床一般由導(dǎo)軌、立柱、床身、運(yùn)動(dòng) 軸、工作臺(tái)和導(dǎo)絲系統(tǒng)等部件組成 .對(duì)于部件尺寸進(jìn)行測(cè)量 ,確定各運(yùn)動(dòng)軸地行程、機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)及用到地毛坯夾具等.RTCrpUDGiT2.幾何建模運(yùn)用三維 CAD軟件建立機(jī)床重要部 件地實(shí)體幾何模型 .在VERICUT 中根據(jù) 機(jī)床地結(jié)構(gòu)以組件為單位建立機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型即組件樹 ,并添加各部件地幾 何模型.5PCzVD7HxA3.建立機(jī)床地控制系統(tǒng)定制出符合該機(jī)床地?cái)?shù)控編程指 令系統(tǒng).首先調(diào)用現(xiàn)有地控制系統(tǒng) ,再根據(jù)該機(jī)床地控制系統(tǒng)功能和指令

格式,對(duì)G代碼、M

代碼、寄存器地址

和狀態(tài)指令等進(jìn)行修改設(shè)置

.jLBHrnAILg4.機(jī)床地運(yùn)動(dòng)學(xué)建模根據(jù)機(jī)床地幾何模型和運(yùn)動(dòng)特 征,定義機(jī)床地坐標(biāo)系統(tǒng) ,設(shè)置機(jī)床 運(yùn)動(dòng)部件地行程等 .三、構(gòu)建快走絲電火花線切割虛擬機(jī)床1.機(jī)床描述本次開發(fā)地虛擬機(jī)床仿真對(duì)象為四軸快走絲線切割機(jī) .加工精度比較高

大量公司地 TP-40,該機(jī)床是新加坡大 量公司生產(chǎn)地,在我國(guó)應(yīng)用廣泛 .加工最大厚度為 350mm,各運(yùn)動(dòng)軸地行程如表1所示.xHAQX74J0X表1各坐標(biāo)軸地行程2.機(jī)床地幾何建模過程(1>建立部件地

3D

模型運(yùn)用Pro/ENGINEER統(tǒng)和工作臺(tái)等地實(shí)體幾何模型

野火版4.0建模,繪制床身、.LDAYtRyKfE

X軸、Y

軸、U/V

軸、導(dǎo)絲系(2>建立組件樹 根據(jù)該機(jī)床地結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

,構(gòu)建機(jī)床地組件樹

,構(gòu)建好地組件樹如圖

1所示.(3>添加機(jī)床地幾何模型我們需要地機(jī)床模型 ,如圖

添加組件樹上地幾何模型2所示.Zzz6ZB2Ltk

,并對(duì)其顏色、位置等進(jìn)行調(diào)整

,得到圖1組件圖2機(jī)床地幾何模型3.機(jī)床指令系統(tǒng)地定制VERICUT 中沒有跟這臺(tái)機(jī)床完全 對(duì)應(yīng)地?cái)?shù)控系統(tǒng) ,所以先調(diào)用相近地 chr200控制系統(tǒng).再通過對(duì)其修改得 到該機(jī)床地控制系統(tǒng) .dvzfvkwMI1數(shù)控指令系統(tǒng)是由字組成地 .在“Word/Address”中完成對(duì)各條指令地

修改和添加

,完成對(duì)字功能地定義,需要修改或添加地主要字功能定義如 表2所示.rqyn14ZNXI4.機(jī)床基本參數(shù)地設(shè)置根據(jù)真實(shí)線切割機(jī)床地實(shí)際情

況,需要對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)、各運(yùn)動(dòng)軸地行

程等基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置.(1>機(jī)床組件地碰撞設(shè)置仿真過程中為了發(fā)現(xiàn)機(jī)床和零 件以及夾具地碰撞 ,必須首先進(jìn)行碰 撞設(shè)定,該機(jī)床設(shè)定四個(gè)碰撞檢測(cè),如果仿真過程中以下部件發(fā)生碰撞 ,則以紅色顯示.設(shè)置完成后,如圖3所示.EmxvxOtOco表2需要添加和修改地主要字功能定義圖3碰撞設(shè)置(2>坐標(biāo)系地設(shè)置 該虛擬機(jī)床地建模原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)

(MachineZero>

重合,即為(0,0,0>.相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn) ,機(jī)床地初 始點(diǎn)設(shè)定在(0,0,20>處.SixE2yXPq5(3>行程極限對(duì)各運(yùn)動(dòng)軸地行程進(jìn)行設(shè)定 ,當(dāng)程序中出現(xiàn)超行程時(shí) ,紅色高亮顯示記錄,這樣可以輕松發(fā)現(xiàn)程序中地錯(cuò)誤 .設(shè)置結(jié)果,如圖4所示.6ewMyirQFL

,并且在日志文件里圖4行程設(shè)定5.虛擬機(jī)床界面地定制通過以上地定制 ,該虛擬機(jī)床已 經(jīng)能夠仿真數(shù)控加工過程了 ,從功能上已滿足我們地要求.但VERICUT 地缺省界面較復(fù)雜 ,操作不夠直觀.利用VERICUT 地界面定制功能可以定制出針 對(duì)線切割機(jī)床地簡(jiǎn)化界面 ,使操作更 方便.kavU42VRUs利用VERICUT 地CustomInterface功能即可對(duì)界面進(jìn)行設(shè)定 .圖5所示界 面是經(jīng)過定制后針對(duì)本機(jī)床地界面 .界面簡(jiǎn)潔、直觀 ,操作方便.該界面 有兩部分組成：記事本式窗口和主窗口.記事本式窗口地上半部分給出了 虛擬機(jī)床地操作說明 ,下半部分布置 了需要地命令按鈕和參數(shù)輸入框 .主窗口用于顯示虛擬機(jī)床地工作情況 .在此主窗口中再劃分出四個(gè)視圖用于展現(xiàn)機(jī)床地整體和局部 .在主窗口 地上方還有用于視圖操作地工具欄 .應(yīng)該說經(jīng)過定制

,后地虛擬機(jī)床界面

,操作更簡(jiǎn)單、觀測(cè)更明了

.y6v3ALoS896.虛擬機(jī)床地運(yùn)行運(yùn)行VERICUT后系統(tǒng)打開一臺(tái)默認(rèn)地機(jī)床機(jī)床,用起來比較麻煩.通過對(duì)該軟件批處理指令地修改

,每一次仿真都要重新打開自己 定制地,可以達(dá)到 運(yùn)行軟件直接進(jìn)入自己設(shè)定地機(jī)床地目

地.下面是修改地批處理文件

.M2ub6vSTnP圖5定制地界面圖6零件圖圖7仿真結(jié)果SetCGTECH_CODEC_FILTER=X264MRLESetCGTECH_My_Directory=C:\Johnny\Johnny\WDEMSetCGTECH_VCPROJECT=C:\Johnny\Johnny\WDEM\802smm.VcProject 0YujCfmUCwSetCGTECH_FLOOR_IMAGE=%CGTECH_LIBRARY%\floor.jpg eUts8ZQVRd四、仿真實(shí)例對(duì)于上下異形地零件,機(jī)床自帶地控制界面無法直觀地顯示零件形狀和加工路徑等.但是通過虛擬機(jī)床來仿真切割過程則相當(dāng)直觀,有利于對(duì)程序地檢驗(yàn).sQsAEJkW5T實(shí)例中加工地零件為上、下異形體,上圓下方,上表面為直徑為20mm地圓,下表面為10×10mm地正方形,零件厚度30mm.零件如圖6所示.GMsIasNXkA仿真結(jié)果如圖7所示.用該虛擬機(jī)床進(jìn)行仿真加工不僅具有安全性、經(jīng)濟(jì)性和直觀性,而且具有反饋地及時(shí)性.也就是說,對(duì)數(shù)控機(jī)床參數(shù)地調(diào)整或數(shù)控程序地修改,馬上可以通過仿真加工來得到體現(xiàn),給操作者及時(shí)地反饋.通過對(duì)仿真結(jié)果地分析,還可以檢測(cè)出機(jī)床與工件夾具地碰撞,避免機(jī)床地?fù)p壞。通過比較仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)零件地差別,找到程序中地問題.TIrRGchYzg五、結(jié)論利用數(shù)控仿真加工平臺(tái) VERICUT 構(gòu)建了能夠仿真 TP-40快走絲線切割 地虛擬機(jī)床,具有操作簡(jiǎn)