計算機輔助制造技術在構架加工中的應用

高樂樂 李慧

摘要：動車組構架需加工部位較多，加工程序復雜，在機床上驗證程序需耗費大量人力物力，且易因程序錯誤造成撞刀事故，損壞機床，影響生產進度。通過使用數控仿真軟件VERICUT，建立完備的仿真環境，對程序進行驗證可大大提高程序驗證效率。

關鍵詞：CAM;數控程序;構架;加工仿真

0 ?引言

由于構架加工部位繁多，加工程序數量大，程序結構復雜，現場人工驗證程序耗時長，長時間占用機床對生產進度影響很大，且在驗證時需全手動操作，一旦程序錯誤導致撞刀事故則會打亂整個生產計劃。

本文以先進的五面銑機床為原型，通過實例分析了基于VERICUT 的程序驗證過程，成功解決了五面加工軟件在仿真中應用和宏程序驗證問題。

1 ?仿真模型建立與數控系統設置

機床模型仿真是VERICUT的一個特有功能，它可以創建與現場結構動作一致的機床，機床機械結構可以通過軟件自帶繪圖功能或通過其他三維軟件構建，各運動部件的動作由控制文件控制。

1.1 仿真模型的建立

為使仿真達到逼真的效果，準確地判斷刀具、主軸附件與毛坯、夾具之間的干涉情況，所建立的機床本體及主軸附件均按照機床說明書與現場測量的尺寸1：1繪制。

1.2 數控系統設置

軟件自身帶有通用的數控系統控制文件，但因各設備自身的特殊功能，有些特殊指令需要自行設置。如五面銑的換頭指令M95，直角和萬向銑頭的分度指令M55等在FANUC31IM中都沒有指定，由于這些指令都對應很明確的功能，所以在定制本系統時為各指令編制了相應的宏程序通過宏調用來實現其功能。

2 ?五面加工軟件的應用

五面銑所用數控系統的一個顯著特點是使用了五面加工軟件，可以編制所有的加工面，刀具軸方向設置在Z軸;水平方向設置在X軸;垂直方向設置在Y 軸，此軟件的應用使編程變得容易，減少了編程計算量。

2.1 加工面XY 坐標方式五面加工軟件簡介

數控系統所用五面加工軟件，能自動進行相當復雜的操作，通過更換和分度防護板、附屬裝置（直角銑頭、萬向銑頭等），同時改變主軸側坐標值的移動及移動坐標軸的名稱。通常，程序是將加工面設置在XY 平面的，本程序裝置，也采用與此相同的方法，可以很容易編制側面加工的NC 程序。

每角都為90°的四個面上，都可以在每1°任意的側面及斜面進行加工。而且該軟件是由NC 三維坐標的變換功能和通用自定義宏程序功能所構成的。因此，不需要特別的自動編程裝置。

2.2 五面加工軟件在仿真系統中的實現

仿真系統中五面加工軟件是仿照現場所用設備內部宏程序的基本結構實現的，其功能大體分兩步實現：

①通過調用換主軸附件宏程序換主軸附件;

②通過調用宏程序實現主軸附件分度和工件坐標系偏轉。

3 ?構架加工刀庫系統構建

由于構架加工部位眾多，加工部位分布位置對加工時所用刀具的長度形狀都有一定的限制，為使仿真與現場達到相同的效果，借助PRO/E軟件按照實際所用刀具尺寸1：1定制了構架加工刀具系統。圖1所示為VERICUT刀具系統管理器。

圖2中列出了構架加工用部分刀具，其尺寸及形狀與現場所用刀具完全一致。

4 ?構架加工宏程序驗證

在數控系統控制文件和刀具系統文件配置完成后，與前面已裝配好夾具毛坯的機床模型結合進行構架加工的程序驗證。

構架程序驗證的過程同時也是加工仿真的過程，通過驗證過程，可以準確地知道每次切削的深度、寬度和切削角度，并且能夠準確知道每個切削段材料的去除量，依據這些可以很快判斷所編程序的合理與否，進而對數控程序進行修正。

5 ?結束語

通過對比，使用軟件驗證較現場驗證節省了大量時間，且避免了現場操作失誤造成的刀具及設備損壞。

VERICUT軟件在程序驗證方面的應用不僅僅是驗證走刀路徑、指導刀具的的選用等，其更有價值的應用是對切削參數及加工路徑的優化，在這方面文中并未涉及，還有待進一步的探討。

參考文獻：

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[2]李云龍，曹巖.數控機床加工仿真系統VERICUT[M].西安：西安交通大學出版社，2005.

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