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1、授课教师：XXXX智能制造数字化数控编程与精密制造目录/CONTENTS01NX CAM 的加工仿真架构02NX CAM 的机床仿真引擎03仿真机床的构建案例不同的加工阶段和不同的加工要求对应不同验证仿真的内容,仿真一般分为以下几项：(1)刀轨验证主要用于刀具和零件之间的运动关系验证;用于被加工零件的材料去除检验。(2)刀轨驱动机床仿真机床在刀轨的驱动下完成机床运动的安全验证。它复合了机床的结构和刀轨的空间位置运动,以及与夹具、床身等的干涉检查。(3)G 代码驱动机床仿真由G 代码(给机床使用的)作为验证对象,完成刀轨驱动仿真的工作。G 代码的解析由通用解析器来完成,从而使虚拟机床运动并检查干
2、涉。(4)机床控制器下的G 代码仿真其是完全和真实机床控制器一致的G 代码解析仿真,解析得更准确;同样仿真机床的运动和各种干涉检查。概述01NX CAM 的加工仿真架构UG NX CAM 的机床仿真处理流程如图11-1 所示。NX CAM 的加工仿真架构基于NX CAM 工序创建的加工刀轨可以直接进行刀轨仿真,是最常用的仿真验证方式。该仿真仅限于在零件和刀具之间进行,可以验证刀具系统(刀具夹持器、刀柄及刀具)与零件的过切或碰撞,这种仿真方式的优点是简单易用,缺点是仅考虑零件和刀具系统而不包括夹具系统和机床,准确性和可靠性低。工序将刀具轨迹传输给加工输出管理器,NX CAM 结合机床的运动学信息
3、可以进行基于刀轨的机床仿真。在该仿真环境中,包括了高度还原真实情况的机床、夹具系统、刀具系统的3D 模型和机床运动学信息,不仅可以验证刀具与零件的干涉问题,还可以检查刀具与夹具系统或机床的冲突和干涉,是更贴近加工环境的刀轨验证方式,准确性和可靠性较刀轨仿真有所提升。但是这种方式仍然是基于刀轨的可视化运动,运动行为不够精确。NX CAM 的加工仿真架构加工输出管理器将MOM 事件传输到后处理器,结合仿真引擎和机床运动学信息可以进行基于NC 代码的机床加工仿真。该仿真方式基于集成的机床模型和NC 代码,适用于常见的数控机床控制器,能够模拟真实机床行为及全部循环类型,精确地计算真实的运动行为和加工时
4、间并优化二次加工时间,仿真的准确性和可靠性都得到了大幅提升。该方式不仅可以使用内部后处理器得到的NC 代码文件,还可以导入非NX CAM 系统生成的外部NC 代码。NX CAM 的加工仿真架构02NX CAM 的机床仿真引擎随着NX CAM 的不断开发和完善,目前,NX 提供了一个多达18 例机床仿真案例的机床库。其中包含了立/卧式数控车床,各种结构的3 至5 轴联动数控铣床,单通道单主轴车铣复合机床,双主轴双通道车铣复合加工中心,双通道龙门车铣复合加工中心,可换头式数控加工中心等市面上具有代表性的各种结构类型数控机床。NX 自带机床库的设计理念为“开箱即用”,即用户无须修改驱动程序文件,可以
5、直接使用它们驱动虚拟机床模型。提供这些机床案例的目的一是展示NX CAM 的最佳实践性并演示内置机床仿真的特性,二是对于一些普通机床,用户可以在机床库的基础上对部分文件进行重用,以构建属于自己的虚拟机床。NX CAM 的机床仿真引擎18 台数控机床案例的具体参数和特点见表11-1。NX CAM 的机床仿真引擎18 台数控机床案例的具体参数和特点见表11-1。NX CAM 的机床仿真引擎一、仿真机床库的数据结构机床库案例的主要数据位于两个位置,用户可以在NX 的安装目录下“MACH samples nc_simulation_samples”文件夹内找到机床案例的文件,也可以从图11-2 所示的
6、【加工机床样本】选项卡中搜索并打开相应的机床案例。NX CAM 的机床仿真引擎使用SIM01 机床操作选项说明如下。SIM01 是一台常见的3 轴立式铣床,其所有相关文件都被放置在安装目录下“installed_machines SIM01_mill_3ax”文件夹,如图11-3 所示,其中:“cse_driver”文 件 夹 内 是 该 机 床 的 CSE 仿 真 引 擎,documentation文件夹中是一个“.pdf”文档文件,描述了该例机床的结构特点等相关信息。NX CAM 的机床仿真引擎“graphics”文件夹中包含机床的模型和装配文件。“postprocessor”文件夹中按控
7、制器类型分别存放了后处理器的相关文件。“SIM01_mill_3ax_.dat”文件是一个索引文件,不同的控制器有不同的索引文件，用户打开一个带有机床的CAM 文件时,软件通过机床库注册文件找到相应的索引文件,通过索引文件引导软件加载运行该机床仿真案例所必需的CSE 引擎,后处理器和装配模型文件。NX CAM 的机床仿真引擎二、机床仿真样例的使用系统自带的机床仿真样例有以下两种使用方法。1.直接使用以使用FANUC 系统的公制SIM05 机床为例,用户可以通过【加工机床样本】选项卡中搜索并打开相应的机床案例,如图11-4 所示。SIM05 是一台双摆头式5 轴联动加工中心,机床基本结构如图11
8、-5 所示,刀库内含有20 个刀位,共加载10 把刀具。NX CAM 的机床仿真引擎二、机床仿真样例的使用系统自带的机床仿真样例有以下两种使用方法。1.直接使用以使用FANUC 系统的公制SIM05 机床为例,用户可以通过【加工机床样本】选项卡中搜索并打开相应的机床案例,如图11-4 所示。SIM05 是一台双摆头式5 轴联动加工中心,机床基本结构如图11-5 所示,刀库内含有20 个刀位,共加载10 把刀具。NX CAM 的机床仿真引擎机床仿真加工可以运行全工艺流程仿真或单一工序仿真。选择【FACE_TOP】工序后，在【主页】选项卡中的【工序】工具栏中单击【机床仿真】按钮,进入仿真环境;或单
9、击【菜单】【工具】【工序导航器】【刀轨】【仿真】按钮,也可进入仿真环境。在该仿真环境中,用户可以选择【基于刀轨仿真】【基于机床代码仿真】或【外部程序仿真】。在本例中,选择【基于机床代码仿真】，如图11-6 所示。NX CAM 的机床仿真引擎在该环境中,用户可以通过单击【播放】按钮,观看该工序完整的机床仿真加工动作。【时间】运行仿真开始后,【时间】栏会显示当前仿真时间,该时间等同于估计的加工时间。【向后步进】【向后步进】下拉菜单中有多种向后步进的模式可选择,如【上一个工序】【向后步进】等。【向后播放】反向播放仿真。【步进】【步进】下拉菜单与【向后步进】菜单相对应,有多种向前步进的模式可选择。【停
10、止】停止机床仿真。【重置机床】仿真过程中重置机床数据,重新开始仿真。【速度】控制机床仿真运行速度。【刀具/IPW】对活动刀具和IPW 之间的干涉进行检测。该项目只有在【除料】命令被激活时才能使用。NX CAM 的机床仿真引擎【刀具/部件】对活动刀具和零件之间的干涉进行检测。【机床碰撞】对机床组件间的干涉进行检测。该检测基于已定义的碰撞对,碰撞对的指定位于【仿真设置】选项。【除料】机床仿真时激活【除料】可以观察零件材料移除的动态效果。该按钮的显示效果,如IPW 更新速度、解析效果、动画精度等可以在【仿真设置】选项中进行更改。【分析】分析IPW,包括刀具、距离信息和显示剩余材料厚度的色彩图,该按钮
11、只有在【除料】激活时才能使用。【增强IPW 分辨率】指定特定的区域,局部增强IPW 显示的分辨率,该按钮只有在【除料】激活时才能使用。【查找结果】显示找到的上一次机床仿真的运行信息,如碰撞或超行程等。【详细信息】显示有关仿真的运行信息,如使用的文件路径,碰撞或超行程信息等。NX CAM 的机床仿真引擎【显示机床组件】便于显示或隐藏机床组件,可以在机床运行遇到干涉情况时一键仅显示碰撞组件,方便用户分析。【显示机床状态】显示机床状态,如机床轴实时位置、速度曲线等信息。【显示执行视图】激活后可以显示包含状态属性、NC 程序实时显示、子程序调用、变量信息、分析加工时间等。【程序管理器】用于管理和编辑机
12、床代码仿真中用到的NC 程序、INI 程序和子程序等。【启动Machine Configurator】该按扭用于启动Machine Configurator,它是一个用于编辑“.mcf”和“.ccf”文件的工具,需要另外进行安装。【仿真设置】用于配置机床仿真条件,如是否在碰撞时停止,是否检查超行程,IPW颜色指定等。【保存仿真设置】仿真设置可以被保存成一个“.xml”文件,方便用户使用。【加载仿真设置】仿真设置“.xml”文件可以被加载,方便用户使用。NX CAM 的机床仿真引擎【当前设置】显示最后加载的仿真设置文件。【显示刀轨】显示被高亮显示的工序刀轨。【显示刀轨跟踪】机床仿真运行时显示刀轨
13、跟踪。【刀轨段选择】激活该功能可以方便定位刀轨段,使仿真运行至选定的段。NX CAM 的机床仿真引擎2.加载OOTB 机床样例1)打开文件“Impeller_cam_setup.prt”,该文件是一个轴流式整体叶轮的部分加工工序,如图11-7 所示。单击【工序导航器】【机床视图】按钮,切换到【工序导航器-机床】视图。NX CAM 的机床仿真引擎2)双击【GENERIC_MACHINE】节点,打开【通用机床】对话框。单击【从库中调用机床】按钮,打开【库类选择】对话框,在此对话框中,将需要使用的机床库内的样例机床按照类型分类放置。选中【MILL】,单击【确定】按钮,进入匹配铣床的【搜索结果】对话框
14、。从【匹配项】列表中选中【sim07_mill_5ax_fanuc】机床,单击【确定】按钮,如图11-8 所示。NX CAM 的机床仿真引擎3)在【部件安装】对话框中,设置【定位】为【使用部件安装联接】并在【坐标系】对话框中将【指定方位】点设为(0,0,-500),其位于夹具系统垫块底面中心,如图11-9所示。4)指定【选择部件】为叶轮零件模型。单击【确定】按钮将SIM07 机床模型导入文件,如图11-10 所示。NX CAM 的机床仿真引擎5)如图11-11 所示,在看到【信息】窗口显示【机床替换成功】后,再次单击【确定】按钮。机床导入文件成功。同时,加工该零件所需的三把锥度球头立铣刀也已经
15、被安装在机床刀库内的正确位置,如图11-12 所示。NX CAM 的机床仿真引擎5)如图11-11 所示,在看到【信息】窗口显示【机床替换成功】后,再次单击【确定】按钮。机床导入文件成功。同时,加工该零件所需的三把锥度球头立铣刀也已经被安装在机床刀库内的正确位置,如图11-12 所示。NX CAM 的机床仿真引擎6)单击【机床导航器】按钮，切换到【机床导航器-组装配置器】视图。在该视图中,找到【PART】【BLANK】和【FIXTURE】节点,分别选择叶轮零件几何体(图11-13)、叶轮毛坯几何体(图11-14)和夹具系统装配体(图11-15)对其进行定义。定义完毕后,在【工序导航器】【程序顺
16、序】视图中,即可选择任意程序组或单一工序进行机床加工仿真。NX CAM 的机床仿真引擎6)单击【机床导航器】按钮，切换到【机床导航器-组装配置器】视图。在该视图中,找到【PART】【BLANK】和【FIXTURE】节点,分别选择叶轮零件几何体(图11-13)、叶轮毛坯几何体(图11-14)和夹具系统装配体(图11-15)对其进行定义。定义完毕后,在【工序导航器】【程序顺序】视图中,即可选择任意程序组或单一工序进行机床加工仿真。NX CAM 的机床仿真引擎6)单击【机床导航器】按钮，切换到【机床导航器-组装配置器】视图。在该视图中,找到【PART】【BLANK】和【FIXTURE】节点,分别选择叶轮零件几何体(图11-13)、叶轮毛坯几何体(图11-14)和夹具系统装配体(图11-15)对其进行定义。定义完毕后,在【工序导航器】【程序顺序】视图中,即可选择任意程序组或单一工序进行机床加工仿真。NX CAM 的机床仿真引擎03仿真机床的构建案例本节引入一台机床的综合案例来进一步介绍如何通过重用机床库的部分文件来构建一台虚拟机床。在教学资源包对应文件夹中打开“ucp800.prt”文件,机床
