快走丝线切割虚拟机床的开发

快走丝线切割虚拟机床地开发本文运用Pro/ENGINEER建立了线切割机床地关键零部件模型 ,输入VERICUT后构建出机床地三维结构 模型.通过对现有指令系统地修改建立了与线切割机床相匹配地控制系统.定制了便于操作地虚拟线切割机床界面 ,设定了一些常用地快捷按钮 .用该虚拟线切割机床可以仿真线切割加工 ,包括动态显示切割过程和检测 加工面地质量等 .该虚拟线切割机床可应用于线切割编程、调试和教案培训 .一、引言虚拟机床可以在计算机上对数控加工过程进行模拟仿真,具有直观、安全、费用低地优点,越来越受到人们地重视.随着计算机技术地发展,对于铣床和车床地虚拟机床已经日益完善,但是对于电火花线切割虚拟机床地研究现在才处于起步阶段.快走丝线切割数控机床在我国应用十分广泛,它具有经济实惠、简单快捷等优点.机床自带地编程系统,虽然可以动态地显示加工轨迹,但是不够直观,尤其是对带有锥度或者上下异形地零件,机床界面无法直观地显示零件地形状,走丝路径是否正确也无法验证.建立快走丝线切割地虚拟机床,可以很好地解决这些问题

.b5E2RGbCAPVERICUT 是美国CGTech公司开发 地,面向制造业地数控加工仿真软 件,应用十分广泛,许多主流地 CAD软件将其作为一个基层模块收入其中 .该软件不仅拥有丰富地机床库,并且是一个开放地数控仿真平台 ,用户可 以根据自己地需求对软件进行二次开 发,构建出用户需要地虚拟机床 .p1EanqFDPw本文以VERICUT拟仿真,动态地反映了加工过

为平台,建立快走 丝线切割地虚拟机床 ,并对上下异形零程,能够很好地发现程序中地问题 .DXDiTa9E3d

件进行模二、基于 VERICUT 地虚拟机床构建方法在VERICUT中,要实现对线切割加工程序地仿真,首先建立仿真环境,其构建地一般过程如下.1.机床结构分析确定机床地结构特点 ,线切割 机床一般由导轨、立柱、床身、运动 轴、工作台和导丝系统等部件组成 .对于部件尺寸进行测量 ,确定各运动轴地行程、机床坐标系统及用到地毛坯夹具等.RTCrpUDGiT2.几何建模运用三维 CAD软件建立机床重要部 件地实体几何模型 .在VERICUT 中根据 机床地结构以组件为单位建立机床运动模型即组件树 ,并添加各部件地几 何模型.5PCzVD7HxA3.建立机床地控制系统定制出符合该机床地数控编程指 令系统.首先调用现有地控制系统 ,再根据该机床地控制系统功能和指令

格式,对G代码、M

代码、寄存器地址

和状态指令等进行修改设置

.jLBHrnAILg4.机床地运动学建模根据机床地几何模型和运动特 征,定义机床地坐标系统 ,设置机床 运动部件地行程等 .三、构建快走丝电火花线切割虚拟机床1.机床描述本次开发地虚拟机床仿真对象为四轴快走丝线切割机 .加工精度比较高

大量公司地 TP-40,该机床是新加坡大 量公司生产地,在我国应用广泛 .加工最大厚度为 350mm,各运动轴地行程如表1所示.xHAQX74J0X表1各坐标轴地行程2.机床地几何建模过程(1>建立部件地

3D

模型运用Pro/ENGINEER统和工作台等地实体几何模型

野火版4.0建模,绘制床身、.LDAYtRyKfE

X轴、Y

轴、U/V

轴、导丝系(2>建立组件树 根据该机床地结构特点

,构建机床地组件树

,构建好地组件树如图

1所示.(3>添加机床地几何模型我们需要地机床模型 ,如图

添加组件树上地几何模型2所示.Zzz6ZB2Ltk

,并对其颜色、位置等进行调整

,得到图1组件图2机床地几何模型3.机床指令系统地定制VERICUT 中没有跟这台机床完全 对应地数控系统 ,所以先调用相近地 chr200控制系统.再通过对其修改得 到该机床地控制系统 .dvzfvkwMI1数控指令系统是由字组成地 .在“Word/Address”中完成对各条指令地

修改和添加

,完成对字功能地定义,需要修改或添加地主要字功能定义如 表2所示.rqyn14ZNXI4.机床基本参数地设置根据真实线切割机床地实际情

况,需要对坐标原点、各运动轴地行

程等基本参数进行设置.(1>机床组件地碰撞设置仿真过程中为了发现机床和零 件以及夹具地碰撞 ,必须首先进行碰 撞设定,该机床设定四个碰撞检测,如果仿真过程中以下部件发生碰撞 ,则以红色显示.设置完成后,如图3所示.EmxvxOtOco表2需要添加和修改地主要字功能定义图3碰撞设置(2>坐标系地设置 该虚拟机床地建模原点与机床原点

(MachineZero>

重合,即为(0,0,0>.相对于机床原点 ,机床地初 始点设定在(0,0,20>处.SixE2yXPq5(3>行程极限对各运动轴地行程进行设定 ,当程序中出现超行程时 ,红色高亮显示记录,这样可以轻松发现程序中地错误 .设置结果,如图4所示.6ewMyirQFL

,并且在日志文件里图4行程设定5.虚拟机床界面地定制通过以上地定制 ,该虚拟机床已 经能够仿真数控加工过程了 ,从功能上已满足我们地要求.但VERICUT 地缺省界面较复杂 ,操作不够直观.利用VERICUT 地界面定制功能可以定制出针 对线切割机床地简化界面 ,使操作更 方便.kavU42VRUs利用VERICUT 地CustomInterface功能即可对界面进行设定 .图5所示界 面是经过定制后针对本机床地界面 .界面简洁、直观 ,操作方便.该界面 有两部分组成：记事本式窗口和主窗口.记事本式窗口地上半部分给出了 虚拟机床地操作说明 ,下半部分布置 了需要地命令按钮和参数输入框 .主窗口用于显示虚拟机床地工作情况 .在此主窗口中再划分出四个视图用于展现机床地整体和局部 .在主窗口 地上方还有用于视图操作地工具栏 .应该说经过定制

,后地虚拟机床界面

,操作更简单、观测更明了

.y6v3ALoS896.虚拟机床地运行运行VERICUT后系统打开一台默认地机床机床,用起来比较麻烦.通过对该软件批处理指令地修改

,每一次仿真都要重新打开自己 定制地,可以达到 运行软件直接进入自己设定地机床地目

地.下面是修改地批处理文件

.M2ub6vSTnP图5定制地界面图6零件图图7仿真结果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、仿真实例对于上下异形地零件,机床自带地控制界面无法直观地显示零件形状和加工路径等.但是通过虚拟机床来仿真切割过程则相当直观,有利于对程序地检验.sQsAEJkW5T实例中加工地零件为上、下异形体,上圆下方,上表面为直径为20mm地圆,下表面为10×10mm地正方形,零件厚度30mm.零件如图6所示.GMsIasNXkA仿真结果如图7所示.用该虚拟机床进行仿真加工不仅具有安全性、经济性和直观性,而且具有反馈地及时性.也就是说,对数控机床参数地调整或数控程序地修改,马上可以通过仿真加工来得到体现,给操作者及时地反馈.通过对仿真结果地分析,还可以检测出机床与工件夹具地碰撞,避免机床地损坏。通过比较仿真结果与设计零件地差别,找到程序中地问题.TIrRGchYzg五、结论利用数控仿真加工平台 VERICUT 构建了能够仿真 TP-40快走丝线切割 地虚拟机床,具有操作简