2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁(yè) 共 25 頁(yè) 引言 1.1 并聯(lián)機(jī)床 并聯(lián)機(jī)床是近年發(fā)展起來(lái)的一種新一代機(jī)床，其工作原理和結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的以笛卡爾坐標(biāo)為基礎(chǔ)的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，有很大的不同。與傳統(tǒng)機(jī)床相比，并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、動(dòng)態(tài)性能好、速度快、可重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。由于它易于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景，是加工復(fù)雜零件的一個(gè)生力軍。 1.1.1 并聯(lián)機(jī)床在國(guó)際上的發(fā)展?fàn)顩r 自 60年代并聯(lián)機(jī)構(gòu)首次應(yīng)用于飛行模擬器，并聯(lián)機(jī)構(gòu)在許多領(lǐng)域的應(yīng) 用顯示了它所具有的強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)用價(jià)值，越來(lái)越多的專家學(xué)者嘗試將并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于機(jī)床制造業(yè)。 同時(shí)傳統(tǒng)機(jī)床由床身、立柱、主軸箱和工作臺(tái)等部件串聯(lián)而成的非對(duì)稱“ C”型結(jié)構(gòu)布局所固有的缺陷，迫使全球機(jī)床 制造業(yè)開(kāi)發(fā)新型制造設(shè)備與系統(tǒng)。 早在 1993年美國(guó)得克薩斯州自動(dòng)化與機(jī)器人研究所 ，成功地研制出可完成銑、磨、鉆、惶、拋光和高能束等多種加工的并聯(lián)加工機(jī)械手。 1994年在美國(guó)芝加哥 MTS94博覽會(huì)上美國(guó)Ingersoll銑床公司、 Giddings&Lewis公司和 Hexel公司，首次展出了稱為“六足蟲”和“變異型”的數(shù)控機(jī)床與加工中心并引起轟動(dòng)，標(biāo)志著并 聯(lián)機(jī)構(gòu)正式進(jìn)入機(jī)床制造領(lǐng)域。 1.1.2 并聯(lián)機(jī)床在國(guó) 內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 1994年并聯(lián)機(jī)床在國(guó)際上首次展出之后，中國(guó)各高校和科研單位也紛 紛投入力量進(jìn)行研究 53-66 自 1998年至今的歷界北京機(jī)床展，均有新型的 并聯(lián)機(jī)床問(wèn)世。在1998年的北京機(jī)床展上，展出了由清華大學(xué)和天津大學(xué)聯(lián) 合研制的我國(guó)第一臺(tái)并聯(lián)機(jī)床樣機(jī) . 1999年北京中 國(guó)國(guó)際機(jī)床展上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的 BJ-30型并聯(lián)機(jī)床成功地 進(jìn)行了葉輪加工的演示，同時(shí)， (這次展覽會(huì)上還展出了由天津 大學(xué)與天津機(jī)床廠聯(lián)合研制的 3自由度并聯(lián)機(jī)床。 2001年北京中國(guó)國(guó)際機(jī)床展上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與哈爾濱量具刃具廠聯(lián)合研制了 BLJ一工型并聯(lián)機(jī)床成功地進(jìn)行了不銹鋼汽輪機(jī)葉片的加工演示，這是目前國(guó)際上首次在公開(kāi)場(chǎng)合利用并聯(lián)機(jī)床切削不銹鋼件。此外，東北大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和北京理工大學(xué)等也都在進(jìn)行并聯(lián)機(jī) 床的研究工作。我國(guó)并聯(lián)機(jī)床已由試驗(yàn)逐漸向產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡。 1.1.3 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)原理 我校的并聯(lián)機(jī)床是基于 Stewart平臺(tái)的 6自由度并聯(lián)機(jī)床。主要由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁(yè) 共 25 頁(yè) 以及 6根驅(qū)動(dòng)桿所組成。驅(qū)動(dòng)桿的一端經(jīng)虎克鉸與 定平臺(tái)相連，另一端虎克鉸與動(dòng)平臺(tái)相連。通過(guò)改變 6根驅(qū)動(dòng)桿 的桿長(zhǎng)，動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)刀具可以實(shí)現(xiàn)不同的位置和姿態(tài)。 對(duì)并聯(lián) 機(jī)床來(lái)說(shuō)，已知六個(gè)驅(qū)動(dòng)桿長(zhǎng)度，求解刀頭點(diǎn)或動(dòng)平臺(tái)位姿為運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題，反之，己知刀頭點(diǎn)或動(dòng)平臺(tái)位姿，求解六個(gè)驅(qū)動(dòng)桿長(zhǎng)度稱為 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題。機(jī)床的正解用于監(jiān)控，逆解用于加工控制。 并聯(lián)機(jī)床正解并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)位置正解需要求解非線性方程 組，對(duì)于同一組桿長(zhǎng)值，最多可解出動(dòng)平臺(tái)的 40組位姿，所以并聯(lián)機(jī)床的正解并不唯一。對(duì)于一般 6-6型結(jié)構(gòu)，尚無(wú)通用的封閉解，目前比較常用的正 解方法是優(yōu)化法。在分析驅(qū)動(dòng)桿線性插補(bǔ)引起的刀具軌跡偏差時(shí)用到正解。而反解是唯一的。 1.1.4 并聯(lián)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件信息流程及基本功能實(shí)現(xiàn) 數(shù)控系統(tǒng)接 收控制代碼程序，將其解釋為內(nèi)部能識(shí)別的表達(dá)方式，依 據(jù)一定的工藝加工要求，組織為機(jī)床的運(yùn)動(dòng)或邏輯動(dòng)作，加工出符合要求的零件。如圖 2所示為并聯(lián)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的信息流。 1.1.5 數(shù)據(jù)文件 并聯(lián)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可以接收兩種格式的數(shù)據(jù)文件 :標(biāo)準(zhǔn) APT 格式的刀位文件和 G代碼。對(duì)于具有復(fù)雜曲面的零件我們采用自動(dòng)編程軟件。并聯(lián)機(jī)床主要面向復(fù)雜曲面的零件加工，手工編程無(wú)法完成數(shù)控加工程序的編制。因此復(fù)雜曲面的造型、排刀均由 UG來(lái)完成。并聯(lián)機(jī)床數(shù)控系 統(tǒng)主要接收來(lái)自 UG的刀位文件，專門開(kāi)發(fā)了 一個(gè)面向并聯(lián)機(jī)床的后置處理模塊。在提供自動(dòng)編程接口的同時(shí)，并聯(lián)機(jī)床還應(yīng)該具有編輯簡(jiǎn)單零件加工程序的能力。參數(shù)化編程模塊為操作者提供了手工輸入刀具軌跡參數(shù)，自動(dòng) 完成數(shù)值計(jì)算、代碼生成、刀位驗(yàn)證的一個(gè)編程環(huán)境。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁(yè) 共 25 頁(yè) 1.2 Unigraphics 簡(jiǎn)介 Unigraphics(簡(jiǎn)稱 UG) 是美國(guó) Solutions of EDS 公司推出的 CAD/CAM/CAE一體化軟件，它擁有無(wú)縫集成的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境，不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、 動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性。 通過(guò)通用的后置處理器 , 可驅(qū)動(dòng)任何數(shù)控機(jī)床 , 將零件加工出來(lái)。 它的功能覆蓋了整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，即覆蓋了從概念設(shè)計(jì)、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布的全過(guò)程，廣泛應(yīng)用在航空、汽車、機(jī)械、電器電子等工業(yè)領(lǐng)域。 U G 的 CAD 功能是提供標(biāo)準(zhǔn)工程技術(shù)、設(shè)計(jì)、畫圖、建模、分析等 ; 而其 CAM 功能是在完成設(shè)計(jì)以后 , UG 的制造模塊可以輸入制造信息 ,諸如刀具直徑、切削用量、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度等 ,自動(dòng)生成刀具位置源文 (CLSF) 。 U G的造型模塊 有功能很強(qiáng)的核心模塊 (即曲線和曲面生成模塊 ) 和與之相輔的二次開(kāi)發(fā)工具 GRIP (圖形交互編程語(yǔ)言 ) ,容易產(chǎn)生解析的或非解析的曲面。 U G在造型畫圖上的優(yōu)勢(shì)還在于它只在一個(gè)視圖上工作 (對(duì)點(diǎn)、線等造型 ) ,其它視圖上會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的投影幾何形狀。它還可以通過(guò)一些模塊 , 如用 B樣條來(lái)對(duì)曲線 、 曲面進(jìn)行修剪、拼湊等操作 , 從而達(dá)到用戶所需之造型 , 而且省時(shí) ,準(zhǔn)確。制造模塊具有 2. 5 5 軸的數(shù)控加工能力 , 可以直接加工實(shí)體造型模塊生成的任何實(shí)體模型。能自動(dòng)檢測(cè)碰刀 , 避免過(guò)切 , 可進(jìn)行加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真及加工路徑模擬校核 , 能給出 加工方向 , 并考慮生成最佳走刀軌跡。加工曲面表面光順 , 只要給定刀痕高度 , 可自動(dòng)確定刀具走刀路徑和尺寸。同時(shí)還具有通用性極強(qiáng)的后置處理程序 、 能生成西門子 、 發(fā)那克 、 辛辛拉提等 80多種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的 G 代碼程序 ,驅(qū)動(dòng)機(jī)床動(dòng)作 ,真正實(shí)現(xiàn) CAD/ CAM 集成制造。 UG的加工制造模塊功能極強(qiáng) , 它在航空制造業(yè)和模具制造業(yè)已有十幾年成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn) ,是其它應(yīng)用軟件無(wú)法比擬的。 1. VERICUT 簡(jiǎn)介 VERICUT 作為制造業(yè)的軟件解決方案 , 為數(shù)控加工提供了虛擬仿真平臺(tái) , 對(duì)于提升數(shù)控加工水平具有重要作用。 在 VERICUT 平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)控加工工藝研究 , 并把研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中 , 極大地提高了對(duì)高精度復(fù)雜零件的加工能力和效率 , 隨著研究的深入 , 該虛擬制造技術(shù)將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。 VERICUT 在仿真、驗(yàn)證和分析 NC 程序時(shí) , 能夠檢測(cè)出問(wèn)題自動(dòng)報(bào)警 , 并統(tǒng)計(jì)出2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁(yè) 共 25 頁(yè) 錯(cuò)誤的數(shù)量及發(fā)生位置。 VERICUT 的三維仿真分析功能完全與車間實(shí)際加工一樣 , 對(duì)于保證 NC 程序精確性、降低勞動(dòng)強(qiáng)度及提高生產(chǎn)效率具有現(xiàn)實(shí)意義。在數(shù)控加工中 , 影響零件制造精度的因素較多 , 其中 NC 程序的好壞優(yōu)劣起著重要的作用。因此如何以 更優(yōu)的 NC 程序投入到零件生產(chǎn)中 , 也成為研究的一個(gè)重點(diǎn)。 NC 程序中包含的切削參數(shù)主要有主軸轉(zhuǎn)速、切削進(jìn)給率、切入進(jìn)給率、切深及切削寬度等 , 這些參數(shù)是否合理對(duì)于 NC 程序的好壞起著決定性作用。對(duì) NC 程序的優(yōu)化主要是針對(duì)上述參數(shù)的優(yōu)化 , 如果進(jìn)行手工優(yōu)化將是十分繁瑣的勞動(dòng) , 而把虛擬制造技術(shù)用于 NC 程序優(yōu)化 , 將使該項(xiàng)工作變得十分簡(jiǎn)單 , 并且可以反復(fù)優(yōu)化 , 直到獲得滿意的結(jié)果。仿真系統(tǒng)在仿真 NC 程序時(shí) , 系統(tǒng)能夠計(jì)算刀具在任何時(shí)刻的切削量 , 因此利用這個(gè)前提條件 , 主要在兩方面對(duì) NC 程序進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化 , 即維持恒定的每齒切削碎片厚度和維持恒定的切削體積。維持恒定的每齒切削碎片厚度或切削體積 , 或兩者均維持恒定 , 可以改善切削條件和工件表面切削質(zhì)量 , 提高效率及延長(zhǎng)刀具壽命 , 避免切削振動(dòng)影響加工精度。通過(guò)自定義一些優(yōu)化設(shè)置 , 結(jié)合系統(tǒng)本身所具有的關(guān)于切削條件的專家知識(shí) , 在仿真過(guò)程中控制系統(tǒng) , 使其對(duì) NC 程序進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。如結(jié)合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)自身的功能定義最大進(jìn)給率、最大主軸轉(zhuǎn)速、預(yù)期切削深度及切削寬度等 , 系統(tǒng)就會(huì)在仿真 NC 程序的同時(shí) , 計(jì)算任一時(shí)刻刀具切削量 , 并在維持切削碎片厚度或切削體積不變的前提 下 , 自動(dòng)賦予每一程序段合適的進(jìn)給率和主軸轉(zhuǎn)速 , 從而完成 NC 程序的自動(dòng)優(yōu)化。優(yōu)化后的 NC 程序優(yōu)點(diǎn)是可以延長(zhǎng)刀具壽命 , 使工件具有較高的表面質(zhì)量 , 提高切削效率。 1 4 上海宇龍仿真軟件介紹 九十年代初源自美國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種富有價(jià)值的工具，可以提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)層次、挖掘其潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上的價(jià)值體現(xiàn)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造，可以降低成本，避免新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；用于產(chǎn)品演示，可借多媒體效果吸引客戶、爭(zhēng)取訂單；用于培訓(xùn)，可用“虛擬設(shè)備”來(lái)增加員工的操作熟練程度。 本軟件可以滿足企業(yè)數(shù)控加工仿真 和教育部門數(shù)控技術(shù)教學(xué)的需要。該軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑和數(shù)控車加工全過(guò)程的仿真，其中包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測(cè)量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試，加工仿真以及各種錯(cuò)誤加檢測(cè)功能。 這個(gè)仿真軟件主要是操作的仿真，而 Vericut是加工過(guò)程的仿真，二者綜合起來(lái)可以對(duì)一名數(shù)控人員有全面的提高。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁(yè) 共 25 頁(yè) 2 迷宮的造型銑削 2.1 迷宮的 UG 造型 2.1.1 UG的迷宮造型 本課題是迷宮造型銑削，首先利用 UG2.0 的 CAD 模塊對(duì)迷宮進(jìn)行造型，具體操作過(guò)程如下： 1 打開(kāi) ug ，開(kāi)始 -程序 unigraphics nx2.0- unigraphics nx 2 新建一個(gè)文件，命名為 Migong,單位為毫米，系統(tǒng)進(jìn)入基礎(chǔ)環(huán)境模塊，該模塊是其他應(yīng)用模塊的基礎(chǔ)平臺(tái)。 3 在 ug基礎(chǔ)環(huán)境模塊中進(jìn)入建模模塊，點(diǎn)擊菜單欄 application-modeling. 4 點(diǎn)擊工具條中的 block,建立一個(gè)長(zhǎng)和寬都為 100高為 10 的長(zhǎng)方體。 5 繪制盤形螺旋線作為后面掃描的引導(dǎo)線，具體過(guò)程如下： （ 1） 啟動(dòng)繪制螺旋曲線命令。 （ 2） 指定長(zhǎng)方體的上表面的中心作為螺旋線的基點(diǎn)。 （ 3） 設(shè)置半徑方式使用規(guī)律曲線。 （ 4） 單擊 Linear 按鈕，設(shè)置半徑的起始值為 2，終止值 為 45。單擊 OK按鈕。設(shè)置螺旋曲線的參數(shù)為：圈數(shù)為 7，螺距為 0。單擊 OK 生成盤形螺旋線。 6 繪制一個(gè)長(zhǎng)方形草圖作為后面掃描的的截面，具體過(guò)程如下： （ 1） 點(diǎn)擊 insert-sketch,建立一個(gè)草圖，選擇 xc-zc 平面。 （ 2） 在草圖面上畫出一個(gè)長(zhǎng)方形。長(zhǎng)為 1.5，寬為 5，基點(diǎn)為螺旋線的終止點(diǎn)。 （ 3） 完成 sketch，返回到 model 界面。 7 使用掃描來(lái)完成迷宮的主要形狀。點(diǎn)擊 insert-free form feature-swept, 彈出的對(duì)話框提示你選擇導(dǎo)引線，選擇上面生成的平面螺旋線，點(diǎn)擊確定，一直到下面提示你選擇截 面曲線為止。選擇上面生成的長(zhǎng)方形草圖作為截面。點(diǎn)擊 OK進(jìn)行掃描。 8 由于掃描時(shí)截面一直是垂直引導(dǎo)線，所以最后生成的中間難看，不過(guò)這里可以通過(guò)拉伸命令來(lái)修復(fù)。具體的的截面沒(méi)有尺寸的要求，只要美觀和刀具能進(jìn)去加工就行了。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè) 共 25 頁(yè) 到這里迷宮的造型就完成了。如圖： 2.2 UG 的迷宮造型銑削 下面利用 ug 的 cam 模塊來(lái)編制迷宮造型的數(shù)控程序。具體過(guò)程如下： 1 將迷宮模型導(dǎo)入 ug 的 manufacturing 模塊，點(diǎn)擊 菜 單 欄application-manufacturing,彈出加工環(huán)境對(duì)話框，選擇 cam-general。 2 選擇輪廓銑環(huán)境。在 cam setup 列表選擇 mill_counter, 單擊initialize 進(jìn)入 cam_general加工環(huán)境。 3 創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，也就是常說(shuō)的編程原點(diǎn)，只在后置處理起作用。 （ 1） 單擊操作導(dǎo)航工具條中的 geometry view 圖標(biāo)，切換操作導(dǎo)航工具到幾何視圖。 （ 2） 在操作導(dǎo)航工具的幾何視圖中雙擊 mcs_mill 節(jié)點(diǎn)，打開(kāi) mill_geom對(duì)話框。 （ 3） 單擊 orgin按鈕，利用彈出的點(diǎn)構(gòu)造器選取毛坯的中心，改變加工坐標(biāo)系的位置到毛坯上表面的中心。 4 創(chuàng)建加工幾何體即毛坯，根據(jù)實(shí)際來(lái) 創(chuàng)建，這里是一個(gè)包容的長(zhǎng)方體。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 25 頁(yè) （ 1） 在操作導(dǎo)航工具的幾何視圖中雙擊 workpiece 節(jié)點(diǎn)，打開(kāi) mill_geom對(duì)話框，開(kāi)始編輯零件幾何體，因?yàn)?workpiece節(jié)點(diǎn)實(shí)際尚未指定零件幾何，因此單擊 mill_geom 對(duì)話框中的 part圖標(biāo)，再單擊 select按鈕，彈出零件幾何對(duì)話框，在 ug 主窗口中選取整個(gè)零件作為零件幾何，單擊 OK 關(guān)閉對(duì)話框。 （ 2） 單擊 mill_orient 對(duì)話框中的 blank 圖標(biāo)，再單擊 select 按鈕，彈出毛坯集合對(duì)話框。 （ 3） 毛坯幾何對(duì)話框中的設(shè)置如下圖所示，單擊 ok 關(guān)閉兩級(jí)對(duì)話框。完成毛坯的 設(shè)置。 5 創(chuàng)建刀具，在加工時(shí)只用到一把 4的立銑刀。 （ 1）選取加工創(chuàng)建工具條中的創(chuàng)建刀具圖表（ create tool） ,彈出創(chuàng)建刀具對(duì)話框。 （ 2）在創(chuàng)建刀具對(duì)話框中指定各種操作類型，單擊 apply 進(jìn)入刀具定義對(duì)話框，在對(duì)話框中指定下面各種參數(shù) : 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 共 25 頁(yè) 6 創(chuàng)建操作，迷宮造型只要用平面銑。具體如下： （ 1） 資源條中的 operation navigator 選項(xiàng)卡，打開(kāi)操作導(dǎo)航工具，單擊操作導(dǎo)航工具條中的 program order view 圖標(biāo)，切換操作導(dǎo)航工具到操作目錄視圖。 （ 2） 單擊 manufacturing create 工具條中的 create operation 圖標(biāo)，彈出創(chuàng)建類型，共享數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，以及操作名稱的選擇，單擊 apple按鈕進(jìn)入 face_mill。對(duì)話框如下圖： (3)選擇要加工的表面，選建模時(shí)長(zhǎng)方體的上表面。 (4)設(shè)置切削方法為沿零件輪廓，步距為刀具直徑的 70%，毛坯深度為，每次切深為，詳細(xì)如圖： 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè) 共 25 頁(yè) (5)點(diǎn)擊 Method 按鈕，設(shè)置切入切出方式，和跨越方式。這里切入切出用默認(rèn)，跨越方式采用安全平面。 (6)點(diǎn)擊 Automatic按鈕，設(shè)置進(jìn)退刀方式。設(shè)為按形狀進(jìn)退刀。 (7)點(diǎn)擊 Cutting按鈕，設(shè)為順銑，內(nèi)外公差都是 0.03 ，余量為。 (8)點(diǎn)擊 Avoidance按鈕，設(shè)置避讓體，設(shè)置安全平面在毛坯上表面，其他參數(shù)默認(rèn)。 (9)點(diǎn)擊 Feed Rates按鈕，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速 2000r/mm。切削速度 200mm/min。 (10)點(diǎn)擊 Machine按鈕，運(yùn)動(dòng)輸出形式僅為直線，開(kāi)關(guān)冷卻液。 7.單擊 按鈕，生成刀軌，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。仿真結(jié)果如圖： 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 共 25 頁(yè) 至此，迷宮造型的 cam 加工過(guò)程已經(jīng)完成，為了上并聯(lián)機(jī)床加工，必須生成 G代碼或 cls文件，我們利用 UGPOST來(lái)進(jìn)行后處理，生成代碼或 cls文件。 我們知道，數(shù)控機(jī)床的控制器不同，所使用的 NC 程序格式就不一樣，因此。操作中的刀軌必須經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成特定機(jī)床控制器所能夠接受的特定格式的 NC 程序，為此，要使用我校的并聯(lián)機(jī)床加工迷宮，就要建立一個(gè)適合我校并聯(lián)機(jī)床的后處理程序。 單擊開(kāi)始 -程序 unigraphics nx2.0-post tools-postbuilder,打開(kāi) UG 后處理器，對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，建立一個(gè)名為 Mymill的程序，如下圖 后處理器建立后，在 UG中選擇程序視圖中的加工操作，使之高亮顯示，單擊按鈕，可以看到 UG中已經(jīng)建立了一個(gè)名為 Mymill的后處理器，選擇它，單擊確定，2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 25 頁(yè) 使之保存在指定的磁盤中。生成的代碼程序如下：（篇幅有限，只有部分） % N0010 G40 G49 G97 G80 G21 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T01 M06 N0040 G43 H02 N0050 G0 G90 X47.205 Y54.7 S1600 M03 N0060 Z3. N0070 Z2. N0080 G1 Z-1. F200. M08 N0090 X50.045 Y51.7 F200. N0100 X51.7 Y49.951 F200. N0110 G0 X54.7 Y46.782 N0120 Z2. N0130 Z9. N0140 X42.667 Y54.7 下面生成是的 cls文件。 TOOL PATH/FACE_MILLING,TOOL,T1D4 TLDATA/MILL,4.0000,0.0000,75.0000,0.0000,0.0000 MSYS/50.0000,50.0000,13.0000,1.0000000,0.0000000,0.0000000,0.0000000,1.0000000,0.0000000 $ centerline data PAINT/PATH PAINT/SPEED,10 LOAD/TOOL,1 SET/ADJUST,2 PAINT/COLOR,186 RAPID GOTO/47.2051,54.7000,3.0000,0.0000000,0.0000000,1.0000000 PAINT/COLOR,211 RAPID GOTO/47.2051,54.7000,2.0000 PAINT/COLOR,42 FEDRAT/MMPM,200.0000 GOTO/47.2051,54.7000,-1.0000 GOTO/50.0446,51.7000,-1.0000 PAINT/COLOR,31 GOTO/51.7000,49.9511,-1.0000 3. 利用 Vericut 仿真加工過(guò)程 3.1 進(jìn)入 Vericut 5.3 打開(kāi)“開(kāi)始”菜單。在“程序 /CGTech VERICUT5.3/”中選擇“ License Server”2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 共 25 頁(yè) 中“ Start Server”點(diǎn)擊，先啟動(dòng)服務(wù)器；在“程序 /CGTech VERICUT5.3/”中選擇“ VERICUT5.3”點(diǎn)擊，啟動(dòng)軟件。 3.2 新建項(xiàng)目 點(diǎn)擊菜單“ File”中選擇“ NEW Session”就新建了一個(gè)新項(xiàng)目。 3.3 設(shè)置單位 點(diǎn)擊菜單“ File”中在選擇“ Properties”點(diǎn)擊，此時(shí)出現(xiàn)單位設(shè)置窗口界面如圖 1-1-所示，選擇單位 Millimeter（毫米），機(jī)床選擇（ Mill）銑床，然后點(diǎn)擊OK（確定）。 圖 1-1-1 3.4 定義毛坯 點(diǎn)擊菜單“ Model”中在選擇“ Model Definition”點(diǎn)擊，此時(shí)出現(xiàn)定義毛坯窗口界面如圖 1-1-所示，選擇有效單元“ Active Component”中的毛坯“ Stock”，毛坯的長(zhǎng)是 100mm寬是 100mm高是 13mm，然后點(diǎn)擊 Add添加，然后點(diǎn)擊 OK（確定）?？梢钥匆?jiàn)毛坯如圖 1-1-3所示。如果毛坯模型復(fù)雜的也可以通過(guò)三維繪圖軟件來(lái)建模，通過(guò)格式來(lái)轉(zhuǎn)換，這樣建毛坯就方便了。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 1-1-2 圖 1-1-3 3.5 定義刀具 點(diǎn)擊菜單“ Setup”中在選擇“ Tool Manage”單擊，此時(shí)出現(xiàn)刀具管理窗口界面如圖 1-1-4，單擊右鍵，選擇“ New Tool”中的“ Mill”單擊，右擊選 擇“ Cutter”點(diǎn)擊，出現(xiàn)添加刀具窗口如圖 1-1-5，新建一把 ID 號(hào)是直徑是 mm 的立銑刀（里的 ID 號(hào)一定要是程序里的刀號(hào)），然后點(diǎn)擊 OK（確定），就返回到刀具管理窗口，出現(xiàn)刀具預(yù)覽刀具如圖 1-1-6，后點(diǎn)擊關(guān)閉將出現(xiàn)窗口提示如圖 1-1-7所示，點(diǎn)擊“ YES”后就出現(xiàn)保存的界面，選擇保存路徑和輸入保存名稱。然后點(diǎn)擊保存“ SAVE”，關(guān)閉保存窗口將出現(xiàn)窗口提示如圖 1-1-8所示，點(diǎn)擊“ YES”就完成刀具的定義。 圖 1-1-4 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 1-1-5 圖 1-1-6 圖 1-1-7 圖 1-1-8 3.6 定義編程原點(diǎn) 點(diǎn)擊菜單“ Crood.system”中在選擇“ Define”單擊，此時(shí)出現(xiàn)定義編程原點(diǎn)窗口界面如圖 1-1-9 所示，選擇“ Croodinate System Name”中的“ Opientation1”，再點(diǎn)擊“ Location”中的“ Position”的文本框，文本框邊圍就會(huì)有黃色的方框，然后選擇編程原點(diǎn)上面中心如圖 1-1-10，點(diǎn)擊“ OK”完成編程原點(diǎn)的定義。預(yù)覽剛建的原 點(diǎn)是否正確，右擊窗口如圖 1-1-11 進(jìn)行操作，就可見(jiàn)原點(diǎn)是正確的如圖 1-1-12，再用同樣的方法把原點(diǎn)隱藏，要不大大減慢仿真的時(shí)間。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 1-1-9 圖 1-1-10 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 1-1-11 圖 1-1-12 3.7 選擇控制器 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè) 共 25 頁(yè) 點(diǎn)擊菜單“ Setup”中的“ Control”選擇“ Open”，直接在庫(kù)里調(diào)用已有的控制器在這里選“ cgtech53libraryfan0m.ctl”發(fā)蘭克 0的銑床控制器。庫(kù)里的控制器很多，市面上常用的系統(tǒng)都有，系統(tǒng)也分不同的型號(hào)。這要根據(jù)自己的機(jī)床來(lái)選或新建。 3.8選擇機(jī)床 點(diǎn)擊菜單“ Setup”選擇“ Machine”中的“ Open”，直接在庫(kù)里調(diào)用已有的機(jī)床在這里選“ C:cgtech53libraryg3vm.mch”普通三軸立銑機(jī)床。庫(kù)里的機(jī)床很多，可以根據(jù)實(shí)際的機(jī)床來(lái)選或新建。 3.9 調(diào)程序代碼 點(diǎn)擊菜單“ Setup”選擇“ Toolpath”中的“ Open”，點(diǎn)擊“ Add”來(lái)添加加工程序，還要選上程序原點(diǎn)，選擇剛才建好的原點(diǎn)。要不仿真不出來(lái)。具體如圖 1-1-13。 圖 1-1-13 3.10 設(shè)置機(jī)床運(yùn)動(dòng) 點(diǎn)擊菜單“ Setup”選擇“ Motion”來(lái)根據(jù)機(jī)床 的實(shí)際參數(shù)來(lái)設(shè)置 G00 的運(yùn)動(dòng)速度，在這里設(shè)為 1000mm/min，這樣才能正確的仿真出實(shí)際加工的時(shí)間，在這里可以選擇任意段程序來(lái)仿真，設(shè)置在每次出錯(cuò)的地方暫停。具體如圖 1-1-14。 3.11 開(kāi)始仿真和結(jié)果 點(diǎn)擊右下角的播放按鈕圖 1-1-15，開(kāi)始仿真。結(jié)果如圖 1-1-16，所用時(shí)間如圖1-1-17，到這里就完成迷宮的仿真。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 1-1-14 圖 1-1-15 圖 1-1-16 圖 1-1-17 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 19 頁(yè) 共 25 頁(yè) 4. 利用上海宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)仿真加工過(guò)程 4.1 進(jìn)入系統(tǒng) 打開(kāi)“開(kāi)始”菜單。在“程序 /數(shù)控加工仿真 系統(tǒng) /”中選擇“數(shù)控加工仿真系統(tǒng)（ FANUC）”點(diǎn)擊，進(jìn)入。 4.2 選擇機(jī)床 點(diǎn)擊菜單“機(jī)床 /選擇機(jī)床 ”，在選擇機(jī)床對(duì)話框中控制系統(tǒng)選擇 FANUC，機(jī)床類型選擇立式銑床并按確定按鈕。 4.3 機(jī)床回零 在操作面板的 MODE旋鈕位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，將旋鈕撥到 REF檔，再點(diǎn)擊加號(hào)按鈕，此時(shí) X軸將回零，相應(yīng)操作面板上 X軸的指示燈亮，同時(shí) CRT上的 X坐標(biāo)發(fā)生變化；依次用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊旋鈕，再用左鍵點(diǎn)擊加號(hào)按鈕，可以將 Y 和 Z 軸回零，此時(shí) CRT和操作面板上的指示燈變亮。 4.4 安裝零件 點(diǎn)擊菜單“零件 /定義毛坯 ”，在定 義毛坯對(duì)話框中將零件尺寸改為高 13、長(zhǎng)和寬 100，并按確定按鈕。 點(diǎn)擊菜單“零件 /安裝夾具 ”，在選擇夾具對(duì)話框中，選擇零件欄選取“毛坯 1”，選擇夾具欄選取“平口鉗”，夾具尺寸用缺省值，并按確定按鈕。 點(diǎn)擊菜單“零件 /放置零件 ”，在選擇零件對(duì)話框中，選取名稱為“毛坯 1”的零件，并按確定按鈕，界面上出現(xiàn)控制零件移動(dòng)的面板，可以用其移動(dòng)零件，此時(shí)點(diǎn)擊面板上的退出按鈕，關(guān)閉該面板，零件已加緊在平口鉗并放置在機(jī)床工作臺(tái)面上。 4.5 輸入 NC 程序 數(shù)控程序可以通過(guò)記事本或?qū)懽职宓染庉嬡浖斎氩⒈４鏋槲谋靖?式文件，也可直接用 FANUC系統(tǒng)的 MDI鍵盤輸入。點(diǎn)擊菜單“機(jī)床 /DNC傳送 ”，再打開(kāi)文件對(duì)話框選取文件“ migong.nc”，點(diǎn)擊打開(kāi)按鈕。 點(diǎn)擊菜單“視圖 /控制面板切換”，打開(kāi) FANUC系統(tǒng)的 MDI鍵盤， 將操作面板的MODE旋鈕切換到 DNC位置。 點(diǎn)擊 MDI鍵盤上的 program鍵， CRT如圖 1所示。在通過(guò)MDI鍵盤一次輸入 O01，再點(diǎn)擊 input 鍵 ， 即可輸入編輯好的迷宮加工程序 。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 20 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 1 輸入數(shù)控程序前后的 CRT界面 4.6 對(duì)基準(zhǔn)、裝刀具 數(shù)控程序以零件上表面中心點(diǎn)為原點(diǎn)，下面將說(shuō)明如 何通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)來(lái)建立工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系。 點(diǎn)擊菜單“機(jī)床 /基準(zhǔn)工具 ”，在基準(zhǔn)工具對(duì)話框中選取左邊的剛性圓柱基準(zhǔn)工具，其直徑為 14mm，將操作面板中 MODE 旋鈕切換到 JOG，點(diǎn)擊 MDI 鍵盤的按鈕，利用操作面板上的按鈕和 X、 Y、 Z軸的控制旋鈕，將機(jī)床移動(dòng)到大致位置。 點(diǎn)擊菜單“塞尺檢查 /1mm”，首先對(duì) X 軸方向的基準(zhǔn)，將基準(zhǔn)工具移動(dòng)到合適的位置，將操作面板的 MODE 旋鈕切換到 STEP，通過(guò)調(diào)節(jié)操作面板上的倍率旋鈕和按鈕移動(dòng)基準(zhǔn)工具，使得提示信息對(duì)話框顯示“塞尺檢查的結(jié)果：合適”，記下此時(shí) CRT中的 X坐 標(biāo) 113.503，此為基準(zhǔn)工具中心的 X坐標(biāo)，故工件中心的 X 座標(biāo)為 113.503-1（塞尺厚度） -14/2（基準(zhǔn)工具半徑） -240/2（取工件中心為原點(diǎn)） =-14.497，同樣操作可得到工件中心的 Y座標(biāo)為 -153.429。 X、 Y方向基準(zhǔn)對(duì)好后，點(diǎn)擊菜單“塞尺檢查 /收回塞尺”收回了塞尺，抬高并點(diǎn)擊“機(jī)床 /拆除工具”拆除基準(zhǔn)工具，點(diǎn)擊菜單“機(jī)床 /選擇刀具”，選擇一把直徑為 4mm 的平底刀，裝好刀具后。用類似方法得到工件上表面的 Z座標(biāo)為 -404.000。 4.7 自動(dòng)加工 將操作面板的 MODE 旋鈕切換到 AUTO，點(diǎn)擊 Start按鈕，機(jī)床就開(kāi)始自動(dòng)加工了，加工完畢就會(huì)出現(xiàn)如圖 2所示的結(jié)果。 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 21 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 2 5 并聯(lián)機(jī)床加工 1.整備毛坯 毛坯是鋁合金尺寸為長(zhǎng) 100mm、寬 100mm、高 13mm，裝夾在工作臺(tái)上的平口鉗。 2.復(fù)位 首先將控制面板上的“工作方式”開(kāi)關(guān)打在“返回參考點(diǎn)”方式，坐標(biāo)系要在機(jī)床坐標(biāo)系的檔位， 然后按下控制面板的復(fù)位按鈕，復(fù)位正常后即可進(jìn)行以下操作。 3、建立工件坐標(biāo)系 長(zhǎng)方體毛坯件工件坐標(biāo)系的建立：首先按下控制面板的清空按鈕，清除以前的采點(diǎn)數(shù)據(jù)，安裝上測(cè)頭，測(cè)量長(zhǎng)方體外表面的六個(gè)點(diǎn)，六個(gè) 點(diǎn)的規(guī)則是 1、 2、 3點(diǎn)必須是逆時(shí)針且不共線， 4、 5點(diǎn) Z坐標(biāo)一致，測(cè)量完畢后點(diǎn)通過(guò)坐標(biāo)系修正計(jì)算后獲得工件坐標(biāo)系。 4、對(duì)刀 對(duì)刀確定刀長(zhǎng)的過(guò)程如下：首先安裝好測(cè)頭（測(cè)頭長(zhǎng)度已知為 L0）和對(duì)刀器，然后將控制面板上的“工作方式”旋鈕撥到連續(xù)點(diǎn)動(dòng)方式，將界面切換到定位界面，搖動(dòng)手輪測(cè)量對(duì)刀器的位置 Z值為 L1。使用測(cè)頭采點(diǎn)的說(shuō)明如下：采點(diǎn)之前按下控制面板的清空按鈕，讓測(cè)頭沿著某個(gè)方向接觸對(duì)刀器或者工件（注意：測(cè)頭采點(diǎn)時(shí)連續(xù)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)該置于 1 檔位，手輪倍率為 1 檔位），當(dāng)雙方接觸時(shí)，應(yīng)立即停止手輪搖動(dòng)，以免碰壞測(cè)頭，此時(shí)測(cè) 頭燈亮并發(fā)出警告音，同時(shí)測(cè)頭開(kāi)始自動(dòng)測(cè)量，當(dāng)測(cè)頭發(fā)出第二次警告音并觀測(cè)到定位界面的第一視圖區(qū)中機(jī)床姿態(tài)參數(shù)不再發(fā)生變化，表示測(cè)頭采點(diǎn)完畢，換下測(cè)頭安裝上刀具，讓刀具碰對(duì)刀器，進(jìn)行采點(diǎn)獲取 Z 值為 L2，將兩次采點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即得到刀具的真實(shí)刀長(zhǎng)（ L）。 L=L0 (L1 3 L2) 2002 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 22 頁(yè) 共 25 頁(yè) 5、編譯源文件開(kāi)始加工 點(diǎn)擊加工按鈕切換到加工界面，首先設(shè)置刀具的長(zhǎng)度點(diǎn)擊刀具參數(shù)按鈕，彈出對(duì)話框后自定義輸入刀具名稱并輸入在定位界面測(cè)得的刀具長(zhǎng)度，按下刷新按鈕，刀具的長(zhǎng)度就被刷新為當(dāng)前刀長(zhǎng)。然后點(diǎn)擊文件目錄按鈕彈出對(duì)話 框，在對(duì)話框中找被加工程序所在的文件夾位置后，點(diǎn)擊“確定”按鈕。然后點(diǎn)擊文件管理按鈕，在彈出對(duì)話框后選擇要加工的文件，選中后按下回車鍵。然后點(diǎn)擊編譯按鈕，當(dāng)?shù)谌晥D區(qū)顯示“編