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第14章_VMC1000II 三轴机床仿真应用

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发表于 2013-1-10 20:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
学习目的:学会在VERICUT中将使用CAD建立STL模型来定义一个HARDINGE_VMC1000II的三轴机床。重点在于构建3轴机床、仿真宏程序。
% ^9 K9 ^5 e6 B, I" `  f# v. a
案例素材:VERICUT TRAINING\14\VERICUT_Project\
实施演示:VERICUT TRAINING\14\avi\14-1.avi
案例结果:VERICUT TRAINING\14\VERICUT_Project_finish\
 楼主| 发表于 2013-1-10 20:59 | 显示全部楼层
14.1  机床简介
14.1.1  HARDINGE_VMC1000II机床结构特点
" O0 }  c6 z+ e' x
14-1  HARDINGE_VMC1000II机床结构图
未命名.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-10 21:00 | 显示全部楼层
n       每分钟32米的高速位移和2.8秒的换刀时间,完全胜任高效率工作。
n       主轴顶部10000rpm的旋转速度可以把各类原料加工出表面光洁度非常好的工件。
n       由于高负荷和较大的工作区域,配合高性能的动力数控系统,VMC1000也适用于模具加工,冲压和锻模同样非常有效。
14.1.2  机床主要技术参数
VMC1000机床主要技术参数如下:
' ~2 q8 ^/ G  b1 J  1)工作台 4 x$ c8 Y2 B& H) p
   工作台尺寸 1200 x540 mm ; Y8 d: @3 E, b$ e
   T型槽:数量/宽度/间距 5pcs /18mm /100mm 9 Z+ C- T4 S# \' w' |) |/ e! r
   工作台最大承重 900 kg9 W+ L7 [# `& a( S) @8 O/ ?2 [" e4 {; B
  2)行程
, E; i# l# ~0 N1 Y    X轴 1000 mm
. O; M' m. M5 a4 A" H1 W    Y轴 540 mm
8 N' D- {9 Z# U! h    Z轴 620 mm
4 M* D9 f! K  i. Y( X, ]    主轴距工作台面最小、最大距离 150 / 770 mm 0 c' |, w) o5 y5 ~
   3)主轴
6 A" B4 D6 \' B% B  m8 f+ N    主轴锥孔 ISO 40 7 O" ?9 s( O# M2 ^2 _5 K$ L
    主轴最高转速 10 000rpm
  W+ f+ i2 U! Y- I( f    主轴电机功率 S1/S6 配 iTNC530 10 / 17 kW 2 Q, f$ n3 |% r! c. s9 O+ I: e
    最大输出扭矩 S1/S6 配 iTNC530 57 / 96 kW
% S6 ?/ t! @2 M$ N2 S' u& u) u- C+ d; v    主轴电机功率 S1/S6 配 0i-MC 9/13 6 ~/ E5 f) ^# `1 g3 p# q+ a
    最大输出扭矩 S1/S6 配 0i-MC 57/83
# G0 }2 S9 {2 E" O4 S   4)刀具交换 2 A  K5 A5 u! u/ }9 N1 |2 @4 _
    刀库形式 悬臂式 ATC
  S. G9 b% B& O+ P- C& t, V5 s( n  y    刀库容量 24 把
0 B2 W; k9 L/ P/ ]    换刀时间(刀-刀) 2.8 秒
6 ?( T4 N  I5 G. P    最大刀具直径 80 mm / q' z7 Q/ J, m5 l/ n- T: v1 X
    最大刀具重量 7 kg * A0 d" I- K9 k; [/ N4 E& `
   5) 快速移动速度 9 G. C  z  f1 B3 k$ ^2 i
    X/Y/Z 配 0i-MC 32/32/32m/min
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 楼主| 发表于 2013-1-10 21:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 青华模具培训 于 2013-1-10 21:04 编辑 1 o/ W% p& h! |( x1 d. T( \
; J6 b6 j5 z# J& w7 U4 }2 r7 W* h
14.2  3轴机床构建
VERICUT中有两种方法构建机床。一种是通过VERICUT自带的简单建模工具建立机床模型,另外一种是使用其他CAD软件先建立好机床模型,再将机床模型文件导出为VERICUT可以接受的文件格式,最后导入VERICUT。用VERICUT自带的建模工具建立机床模型比较麻烦,这里我们用第二种方法,利用NX将建好的机床模型文件导出为.stl格式文件,并导入VERICUT用以构建3轴机床。
14.2.1  NX输出机床模型
将随书光盘中的VERICUT TRAINING\14文件夹下的模型文件拷贝至D:\VERICUT TRAINING\14,用NX6打开机床模型文件,如图14-2所示。
( J! n- f6 `* j) N: @# s
一般,如机床外壳、控制系统操作面板等实际仿真过程中不需要的部件可以不导出,但在VERICUT中导入不参与仿真的部件可以增加机床的真实感。这里不导出机床外壳、控制系统操作面板这两个部件,将这两个部件隐藏如图14-3所示。
图14-2  打开机床模型.jpg
图14-3  隐藏部件显示.jpg
图14-4  主轴端面的坐标系.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-10 21:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 青华模具培训 于 2013-1-10 21:15 编辑
9 J" ]& I3 }$ k' J2 Q/ p% O7 `7 \2 B$ U0 [( R* w2 s; |5 I
将不用的部件隐藏后,可以看到如图14-4所示的主轴端面的坐标系。在机床建模的时候,一般会按照机床的机械零点位置来建立各个机床运动部件的模型,而机床的Z轴的机械原点一般在主轴端面,如图14-5所示。但从这个机床模型可以看出XY轴的位置并不在机械原点,所以导出后还需要在VERICUT中进行调整。
下面先输入机床床身,即在仿真过程中不运动的部件。选择主菜单中“文件”(File>“输出”(Export>STL命令,弹出Rapid Prototyping对话框,这里可以设置输出模型的公差,公差的大小会影响STL文件的大小。不改变参数,单击“确定”(OK)按钮,在弹出的对话框中输入要保存的文件名,输入“Based_Y”,双击鼠标中键(单击两次“确定”(OK)按钮),选择绿色的底座和导轨(如图14-4所示的高亮显示部件),选择完成后,在所有弹出的窗口中都单击“确定”(OK)按钮。
用相同的方法输出Based_Z部件,如图14-6所示。
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 楼主| 发表于 2013-1-11 15:47 | 显示全部楼层
14.2.2  VERICUT中建立机床模型
1)新建一个公制项目文件(HARDINGE_VMC1000II.vcproject)。
运行VERICUT 7.2应用程序。
选择“文件”(File>“工作目录”(Working Directory)菜单命令,将D:\VERICUTTRAINING\14\设定为工作路径。
选择“文件”(File>“新项目”(New Project>“毫米”(Millimeter)或单击工具条上的                              按钮,新建项目文件。
选择“文件”(File>“另存项目为”(Save as)菜单命令,在Shortcut下拉列表框中选择VERICUT Project文件夹,在File文本框中输入“HARDINGE_VMC1000II”,单击“保存”(Save)按钮,将新建项目文件保存在用户自定义目录下。
显示项目树,如图14-11所示。
图14-11  显示项目树.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-11 15:49 | 显示全部楼层
2)定义机床运动结构。
将导出的机床模型文件复制到用户目录D:\VERICUT_TRAINING\14\VERICUT_ Project下。
在图形区单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择“视图类型”(View Type>“机床”(Machine)命令,切换到机床视图。
定义Base部件。
在项目树中,选中                              节点,按图14-12所示选择配置,在“添加模型”下拉列表框中选择“模型文件”(Model File)选项,在Shortcut下拉列表框中选择D:\3axis _machine_training\HARDINGE_VMC1000II,进入用户自定义路径。在“文件”下拉列表框中选择Base_y.stl文件。单击Open按钮。在“配置模型”窗口中,从Color下拉列表框中选择28odgerBlue;将该文件添加到Base节点下,按照上述步骤将Base_z.stl文件添加到Base部件节点下,对应Color选项“10:Violet”,如图14-13所示。一般,我们把机床中不运动、不参与仿真的部件模型放在Base根节点下。
图14-12  选择配置.jpg
图14-13  导入Base部件.jpg
未命名.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-11 15:51 | 显示全部楼层
定义Z线性轴。
右击                              节点,从弹出菜单中选择“添加”(Append>Z线性”(Z Linear)命令。在“快速速度”(Rapid Rate)文本框中输入Z轴快速定位(G00)的进给率(units/min)为30000。在“加速/减速”(Accel/Decel)下,“最大进给速度”(units/min)文本框中输入进给状态(G01G02/3)的进给率为12000。在“添加模型”下拉列表框中选择“模型文件”(Model File)选项,在Shortcut下拉列表框中选择D:\VERICUT TRAINING\14\ VERICUT_Project,进入用户自定义路径。在“文件”下拉列表框中选择Z.stl文件。单击Open按钮,在“配置模型”窗口中,从Color下拉列表框中选择颜色“9:White”;将该文件添加到Z线性下,完成Z轴部件模型添加,如图14-14所示。
图14-14  导入Z轴部件.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-11 15:52 | 显示全部楼层
每定义好一个运动轴,可以通过MDI功能检查设置运动轴的运动方向是否与机床实际运动方向相同。在工具条上单击                              按钮,弹出MDI窗口,在Axis下拉列表框中选择已定义好的运动轴,在“运动步距”(JogDistance)文本框中输入运动步距,如图14-15所示。
  
14-15  MDI窗口
定义Spindle刀具轴。
节点下添加 。在“添加模型”下拉列表框中选择“模型文件”(Model File)选项,在Shortcut下拉列表框中选择D:\VERICUT TRAINING\14\ VERICUT_Project,进入用户自定义路径。在“文件”下拉列表框中选择Spindle.stl文件。单击Open按钮,在“配置模型”窗口中,从Color下拉列表框中选择颜色“3:NavajoWhite”;将该文件添加到Spindle下,完成Spindle部件模型的添加,如图14-16所示。
图14-16  定义Spindle刀具轴.jpg
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 楼主| 发表于 2013-1-11 15:53 | 显示全部楼层
定义刀具换刀点(Gage Point)。
                              节点下添加 。添加完成Tool换刀点,如图14-17所示。
图14-17  定义刀具换刀点.jpg
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