毕业设计（论文）-并联机床ug编程及vericut仿真

引言11并联机床并联机床是近年发展起来的一种新一代机床，其工作原理和结构，与传统的以笛卡尔坐标为基础的串联运动机床，有很大的不同。与传统机床相比，并联运动机床具有结构简单、刚度高、动态性能好、速度快、可重构等优点。由于它易于实现较复杂的空间运动，因而具有十分广阔的应用前景，是加工复杂零件的一个生力军。111并联机床在国际上的发展状况自60年代并联机构首次应用于飞行模拟器，并联机构在许多领域的应用显示了它所具有的强大的技术优势和实用价值，越来越多的专家学者尝试将并联机构应用于机床制造业。同时传统机床由床身、立柱、主轴箱和工作台等部件串联而成的非对称“C”型结构布局所固有的缺陷，迫使全球机床制造业开发新型制造设备与系统。早在1993年美国得克萨斯州自动化与机器人研究所，成功地研制出可完成铣、磨、钻、惶、抛光和高能束等多种加工的并联加工机械手。1994年在美国芝加哥MTS94博览会上美国INGERSOLL铣床公司、GIDDINGS而其CAM功能是在完成设计以后,UG的制造模块可以输入制造信息,诸如刀具直径、切削用量、主轴转速、切削速度等,自动生成刀具位置源文CLSF。UG的造型模块有功能很强的核心模块即曲线和曲面生成模块和与之相辅的二次开发工具GRIP图形交互编程语言,容易产生解析的或非解析的曲面。UG在造型画图上的优势还在于它只在一个视图上工作对点、线等造型,其它视图上会自动生成相应的投影几何形状。它还可以通过一些模块,如用B样条来对曲线、曲面进行修剪、拼凑等操作,从而达到用户所需之造型,而且省时,准确。制造模块具有255轴的数控加工能力,可以直接加工实体造型模块生成的任何实体模型。能自动检测碰刀,避免过切,可进行加工过程的动态仿真及加工路径模拟校核,能给出加工方向,并考虑生成最佳走刀轨迹。加工曲面表面光顺,只要给定刀痕高度,可自动确定刀具走刀路径和尺寸。同时还具有通用性极强的后置处理程序、能生成西门子、发那克、辛辛拉提等80多种数控机床控制系统的G代码程序,驱动机床动作,真正实现CAD/CAM集成制造。UG的加工制造模块功能极强,它在航空制造业和模具制造业已有十几年成功应用经验,是其它应用软件无法比拟的。1VERICUT简介VERICUT作为制造业的软件解决方案,为数控加工提供了虚拟仿真平台,对于提升数控加工水平具有重要作用。在VERICUT平台上进行数控加工工艺研究,并把研究成果应用于生产实践中,极大地提高了对高精度复杂零件的加工能力和效率,随着研究的深入,该虚拟制造技术将应用于更广泛的领域。VERICUT在仿真、验证和分析NC程序时,能够检测出问题自动报警,并统计出错误的数量及发生位置。VERICUT的三维仿真分析功能完全与车间实际加工一样,对于保证NC程序精确性、降低劳动强度及提高生产效率具有现实意义。在数控加工中,影响零件制造精度的因素较多,其中NC程序的好坏优劣起着重要的作用。因此如何以更优的NC程序投入到零件生产中,也成为研究的一个重点。NC程序中包含的切削参数主要有主轴转速、切削进给率、切入进给率、切深及切削宽度等,这些参数是否合理对于NC程序的好坏起着决定性作用。对NC程序的优化主要是针对上述参数的优化,如果进行手工优化将是十分繁琐的劳动,而把虚拟制造技术用于NC程序优化,将使该项工作变得十分简单,并且可以反复优化,直到获得满意的结果。仿真系统在仿真NC程序时,系统能够计算刀具在任何时刻的切削量,因此利用这个前提条件,主要在两方面对NC程序进行自动优化,即维持恒定的每齿切削碎片厚度和维持恒定的切削体积。维持恒定的每齿切削碎片厚度或切削体积,或两者均维持恒定,可以改善切削条件和工件表面切削质量,提高效率及延长刀具寿命,避免切削振动影响加工精度。通过自定义一些优化设置,结合系统本身所具有的关于切削条件的专家知识,在仿真过程中控制系统,使其对NC程序进行自动优化。如结合现实系统自身的功能定义最大进给率、最大主轴转速、预期切削深度及切削宽度等,系统就会在仿真NC程序的同时,计算任一时刻刀具切削量,并在维持切削碎片厚度或切削体积不变的前提下,自动赋予每一程序段合适的进给率和主轴转速,从而完成NC程序的自动优化。优化后的NC程序优点是可以延长刀具寿命,使工件具有较高的表面质量,提高切削效率。14上海宇龙仿真软件介绍九十年代初源自美国的虚拟现实技术是一种富有价值的工具，可以提升传统产业层次、挖掘其潜力。虚拟现实技术在改造传统产业上的价值体现于产品设计与制造，可以降低成本，避免新产品开发的风险；用于产品演示，可借多媒体效果吸引客户、争取订单；用于培训，可用“虚拟设备”来增加员工的操作熟练程度。本软件可以满足企业数控加工仿真和教育部门数控技术教学的需要。该软件可以实现对数控铣和数控车加工全过程的仿真，其中包括毛坯定义与夹具，刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，加工仿真以及各种错误加检测功能。这个仿真软件主要是操作的仿真，而VERICUT是加工过程的仿真，二者综合起来可以对一名数控人员有全面的提高。2迷宫的造型铣削21迷宫的UG造型211UG的迷宫造型本课题是迷宫造型铣削，首先利用UG20的CAD模块对迷宫进行造型，具体操作过程如下1打开UG，开始程序UNIGRAPHICSNX20UNIGRAPHICSNX2新建一个文件，命名为MIGONG,单位为毫米，系统进入基础环境模块，该模块是其他应用模块的基础平台。3在UG基础环境模块中进入建模模块，点击菜单栏APPLICATIONMODELING4点击工具条中的BLOCK,建立一个长和宽都为100高为10的长方体。5绘制盘形螺旋线作为后面扫描的引导线，具体过程如下（1）启动绘制螺旋曲线命令。（2）指定长方体的上表面的中心作为螺旋线的基点。（3）设置半径方式使用规律曲线。（4）单击LINEAR按钮，设置半径的起始值为2，终止值为45。单击OK按钮。设置螺旋曲线的参数为圈数为7，螺距为0。单击OK生成盘形螺旋线。6绘制一个长方形草图作为后面扫描的的截面，具体过程如下（1）点击INSERTSKETCH,建立一个草图，选择XCZC平面。（2）在草图面上画出一个长方形。长为15，宽为5，基点为螺旋线的终止点。（3）完成SKETCH，返回到MODEL界面。7使用扫描来完成迷宫的主要形状。点击INSERTFREEFORMFEATURESWEPT,弹出的对话框提示你选择导引线，选择上面生成的平面螺旋线，点击确定，一直到下面提示你选择截面曲线为止。选择上面生成的长方形草图作为截面。点击OK进行扫描。8由于扫描时截面一直是垂直引导线，所以最后生成的中间难看，不过这里可以通过拉伸命令来修复。具体的的截面没有尺寸的要求，只要美观和刀具能进去加工就行了。到这里迷宫的造型就完成了。如图22UG的迷宫造型铣削下面利用UG的CAM模块来编制迷宫造型的数控程序。具体过程如下1将迷宫模型导入UG的MANUFACTURING模块，点击菜单栏APPLICATIONMANUFACTURING,弹出加工环境对话框，选择CAMGENERAL。2选择轮廓铣环境。在CAMSETUP列表选择MILL_COUNTER,单击INITIALIZE进入CAM_GENERAL加工环境。3创建加工坐标系，也就是常说的编程原点，只在后置处理起作用。（1）单击操作导航工具条中的GEOMETRYVIEW图标，切换操作导航工具到几何视图。（2）在操作导航工具的几何视图中双击MCS_MILL节点，打开MILL_GEOM对话框。（3）单击ORGIN按钮，利用弹出的点构造器选取毛坯的中心，改变加工坐标系的位置到毛坯上表面的中心。4创建加工几何体即毛坯，根据实际来创建，这里是一个包容的长方体。（1）在操作导航工具的几何视图中双击WORKPIECE节点，打开MILL_GEOM对话框，开始编辑零件几何体，因为WORKPIECE节点实际尚未指定零件几何，因此单击MILL_GEOM对话框中的PART图标，再单击SELECT按钮，弹出零件几何对话框，在UG主窗口中选取整个零件作为零件几何，单击OK关闭对话框。（2）单击MILL_ORIENT对话框中的BLANK图标，再单击SELECT按钮，弹出毛坯集合对话框。（3）毛坯几何对话框中的设置如下图所示，单击OK关闭两级对话框。完成毛坯的设置。5创建刀具，在加工时只用到一把4的立铣刀。（1）选取加工创建工具条中的创建刀具图表（CREATETOOL）,弹出创建刀具对话框。（2）在创建刀具对话框中指定各种操作类型，单击APPLY进入刀具定义对话框，在对话框中指定下面各种参数6创建操作，迷宫造型只要用平面铣。具体如下（1）资源条中的OPERATIONNAVIGATOR选项卡，打开操作导航工具，单击操作导航工具条中的PROGRAMORDERVIEW图标，切换操作导航工具到操作目录视图。（2）单击MANUFACTURINGCREATE工具条中的CREATEOPERATION图标，弹出创建类型，共享数据节点，以及操作名称的选择，单击APPLE按钮进入FACE_MILL。对话框如下图3选择要加工的表面，选建模时长方体的上表面。4设置切削方法为沿零件轮廓，步距为刀具直径的70，毛坯深度为，每次切深为，详细如图5点击METHOD按钮，设置切入切出方式，和跨越方式。这里切入切出用默认，跨越方式采用安全平面。6点击AUTOMATIC按钮，设置进退刀方式。设为按形状进退刀。7点击CUTTING按钮，设为顺铣，内外公差都是003，余量为。8点击AVOIDANCE按钮，设置避让体，设置安全平面在毛坯上表面，其他参数默认。9点击FEEDRATES按钮，设置主轴转速2000R/MM。切削速度200MM/MIN。10点击MACHINE按钮，运动输出形式仅为直线，开关冷却液。7单击按钮，生成刀轨，并进行动态仿真。仿真结果如图至此，迷宫造型的CAM加工过程已经完成，为了上并联机床加工，必须生成G代码或CLS文件，我们利用UGPOST来进行后处理，生成代码或CLS文件。我们知道，数控机床的控制器不同，所使用的NC程序格式就不一样，因此。操作中的刀轨必须经过处理转换成特定机床控制器所能够接受的特定格式的NC程序，为此，要使用我校的并联机床加工迷宫，就要建立一个适合我校并联机床的后处理程序。单击开始程序UNIGRAPHICSNX20POSTTOOLSPOSTBUILDER,打开UG后处理器，对相关的参数进行设置，建立一个名为MYMILL的程序，如下图后处理器建立后，在UG中选择程序视图中的加工操作，使之高亮显示，单击按钮，可以看到UG中已经建立了一个名为MYMILL的后处理器，选择它，单击确定，使之保存在指定的磁盘中。生成的代码程序如下（篇幅有限，只有部分）N0010G40G49G97G80G21N0020G91G28Z000030T01M06N0040G43H02N0050G0G90X47205Y547S1600M03N0060Z3N0070Z2N0080G1Z1F200M08N0090X50045Y517F200N0100X517Y49951F200N0110G0X547Y46782N0120Z2N0130Z9N0140X42667Y547下面生成是的CLS文件。TOOLPATH/FACE_MILLING,TOOL,T1D4TLDATA/MILL,40000,00000,750000,00000,00000MSYS/500000,500000,130000,10000000,00000000,00000000,00000000,10000000,00000000CENTERLINEDATAPAINT/PATHPAINT/SPEED,10LOAD/TOOL,1SET/ADJUST,2PAINT/COLOR,186RAPIDGOTO/472051,547000,30000,00000000,00000000,10000000PAINT/COLOR,211RAPIDGOTO/472051,547000,20000PAINT/COLOR,42FEDRAT/MMPM,2000000GOTO/472051,547000,10000GOTO/500446,517000,10000PAINT/COLOR,31GOTO/517000,499511,100003利用VERICUT仿真加工过程31进入VERICUT53打开“开始”菜单。在“程序/CGTECHVERICUT53/”中选择“LICENSESERVER”中“STARTSERVER”点击，先启动服务器；在“程序/CGTECHVERICUT53/”中选择“VERICUT53”点击，启动软件。32新建项目点击菜单“FILE”中选择“NEWSESSION”就新建了一个新项目。33设置单位点击菜单“FILE”中在选择“PROPERTIES”点击，此时出现单位设置窗口界面如图11所示，选择单位MILLIMETER（毫米），机床选择（MILL）铣床，然后点击OK（确定）。图11134定义毛坯点击菜单“MODEL”中在选择“MODELDEFINITION”点击，此时出现定义毛坯窗口界面如图11所示，选择有效单元“ACTIVECOMPONENT”中的毛坯“STOCK”，毛坯的长是100MM宽是100MM高是13MM，然后点击ADD添加，然后点击OK（确定）。可以看见毛坯如图113所示。如果毛坯模型复杂的也可以通过三维绘图软件来建模，通过格式来转换，这样建毛坯就方便了。图112图11335定义刀具点击菜单“SETUP”中在选择“TOOLMANAGE”单击，此时出现刀具管理窗口界面如图114，单击右键，选择“NEWTOOL”中的“MILL”单击，右击选择“CUTTER”点击，出现添加刀具窗口如图115，新建一把ID号是直径是MM的立铣刀（里的ID号一定要是程序里的刀号），然后点击OK（确定），就返回到刀具管理窗口，出现刀具预览刀具如图116，后点击关闭将出现窗口提示如图117所示，点击“YES”后就出现保存的界面，选择保存路径和输入保存名称。然后点击保存“SAVE”，关闭保存窗口将出现窗口提示如图118所示，点击“YES”就完成刀具的定义。图114图115图116图117图11836定义编程原点点击菜单“CROODSYSTEM”中在选择“DEFINE”单击，此时出现定义编程原点窗口界面如图119所示，选择“CROODINATESYSTEMNAME”中的“OPIENTATION1”，再点击“LOCATION”中的“POSITION”的文本框，文本框边围就会有黄色的方框，然后选择编程原点上面中心如图1110，点击“OK”完成编程原点的定义。预览刚建的原点是否正确，右击窗口如图1111进行操作，就可见原点是正确的如图1112，再用同样的方法把原点隐藏，要不大大减慢仿真的时间。图119图1110图1111图111237选择控制器点击菜单“SETUP”中的“CONTROL”选择“OPEN”，直接在库里调用已有的控制器在这里选“CGTECH53LIBRARYFAN0MCTL”发兰克0的铣床控制器。库里的控制器很多，市面上常用的系统都有，系统也分不同的型号。这要根据自己的机床来选或新建。38选择机床点击菜单“SETUP”选择“MACHINE”中的“OPEN”，直接在库里调用已有的机床在这里选“CCGTECH53LIBRARYG3VMMCH”普通三轴立铣机床。库里的机床很多，可以根据实际的机床来选或新建。39调程序代码点击菜单“SETUP”选择“TOOLPATH”中的“OPEN”，点击“ADD”来添加加工程序，还要选上程序原点，选择刚才建好的原点。要不仿真不出来。具体如图1113。图1113310设置机床运动点击菜单“SETUP”选择“MOTION”来根据机床的实际参数来设置G00的运动速度，在这里设为1000MM/MIN，这样才能正确的仿真出实际加工的时间，在这里可以选择任意段程序来仿真，设置在每次出错的地方暂停。具体如图1114。311开始仿真和结果点击右下角的播放按钮图1115，开始仿真。结果如图1116，所用时间如图1117，到这里就完成迷宫的仿真。图1114图1115图1116图11174利用上海宇龙数控加工仿真系统仿真加工过程41进入系统打开“开始”菜单。在“程序/数控加工仿真系统/”中选择“数控加工仿真系统（FANUC）”点击，进入。42选择机床点击菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC，机床类型选择立式铣床并按确定按钮。43机床回零在操作面板的MODE旋钮位置点击鼠标左键，将旋钮拨到REF档，再点击加号按钮，此时X轴将回零，相应操作面板上X轴的指示灯亮，同时CRT上的X坐标发生变化；依次用鼠标右键点击旋钮，再用左键点击加号按钮，可以将Y和Z轴回零，此时CRT和操作面板上的指示灯变亮。44安装零件点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框中将零件尺寸改为高13、长和宽100，并按确定按钮。点击菜单“零件/安装夹具”，在选择夹具对话框中，选择零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件”，在选择零件对话框中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，零件已加紧在平口钳并放置在机床工作台面上。45输入NC程序数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。点击菜单“机床/DNC传送”，再打开文件对话框选取文件“MIGONGNC”，点击打开按钮。点击菜单“视图/控制面板切换”，打开FANUC系统的MDI键盘，将操作面板的MODE旋钮切换到DNC位置。点击MDI键盘上的PROGRAM键，CRT如图1所示。在通过MDI键盘一次输入O01，再点击INPUT键，即可输入编辑好的迷宫加工程序。图1输入数控程序前后的CRT界面46对基准、装刀具数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。点击菜单“机床/基准工具”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为14MM，将操作面板中MODE旋钮切换到JOG，点击MDI键盘的按钮，利用操作面板上的按钮和X、Y、Z轴的控制旋钮，将机床移动到大致位置。点击菜单“塞尺检查/1MM”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到合适的位置，将操作面板的MODE旋钮切换到STEP，通过调节操作面板上的倍率旋钮和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果合适”，记下此时CRT中的X坐标113503，此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为1135031（塞尺厚度）14/2（基准工具半径）240/2（取工件中心为原点）14497，同样操作可得到工件中心的Y座标为153429。X、Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为4MM的平底刀，装好刀具后。用类似方法得到工件上表面的Z座标为404000。47自动加工将操作面板的MODE旋钮切换到AUTO，点击START按钮，机床就开始自动加工了，加工完毕就会出现如图2所示的结果。图25并联机床加工1整备毛坯毛坯是铝合金尺寸为长100MM、宽100MM、高13MM，装夹在工作台上的平口钳。2复位首先将控制面板上的“工作方式”开关打在“返回参考点”方式，坐标系要在机床坐标系的档位，然后按下控制面板的复位按钮，复位正常后即可进行以下操作。3、建立工件坐标系长方体毛坯件工件坐标系的建立首先按下控制面板的清空按钮，清除以前的采点数据，安装上测头，测量长方体外表面的六个点，六个点的规则是1、2、3点必须是逆时针且不共线，4、5点Z坐标一致，测量完毕后点通过坐标系修正计算后获得工件坐标系。4、对刀对刀确定刀长的过程如下首先安装好测头（测头长度已知为L0）和对刀器，然后将控制面板上的“工作方式”旋钮拨到连续点动方式，将界面切换到定位界面，摇动手轮测量对刀器的位置Z值为L1。使用测头采点的说明如下采点之前按下控制面板的清空按钮，让测头沿着某个方向接触对刀器或者工件（注意测头采点时连续点动应该置于1档位，手轮倍率为1档位），当双方接触时，应立即停止手轮摇动，以免碰坏测头，此时测头灯亮并发出警告音，同时测头开始自动测量，当测头发出第二次警告音并观测到定位界面的第一视图区中机床姿态参数不再发生变化，表示测头采点完毕，换下测头安装上刀具，让刀具碰对刀器，进行采点获取Z值为L2，将两次采点的数据进行处理即得到刀具的真实刀长（L）。LL0L13L25、编译源文件开始加工点击加工按钮切换到加工界面，首先设置刀具的长度点击刀具参数按钮，弹出对话框后自定义输入刀具名称并输入在定位界面测得的刀具长度，按下刷新按钮，刀具的长度就被刷新为当前刀长。然后点击文件目录按钮弹出对话框，在对话框中找被加工程序所在的文件夹位置后，点击“确定”按钮。然后点击文件管理按钮，在弹出对话框后选择要加工的文件，选中后按下回车键。然后点击编译按钮，当第三视图区显示“编译成功”时可继续，否则根据提示检查被加工的源文件代码。如果编译成功，则可点击“运行状态”，等到控制面板上的循环启动按钮闪烁时，按下循环启动机床便开始加工，在机床加工过程中可对进给倍率、主轴倍率等