王锋 段性军

摘要： 论文以西门子公司NX12软件和德玛吉DMU60monoBLOCK五轴机床为研究对象，研究在软件平台构建五轴机床的一般流程和关键技术点，通过构建虚拟机床模型、机床控制器、虚拟夹具等，来模拟数控程序的正确性。实现基于NC代码的多轴联动加工。并验证虚拟机床的可行性。最后将该设备的虚拟机应用于教学，对多轴编程的程序进行仿真加工，实现虚拟与现实实践的完美结合。

关键词： 虚拟加工;多轴联动;多轴编程仿真;后处理

智能制造已经来临，面对高精尖的制造利器，多轴加工数控机床日益增加。越来越多的企业和高校都采购了多轴机床，社会对多轴机床操作工、编程員、工艺员需求增加。可是要做好多轴编程、工艺、操作就必须学会多轴虚拟仿真技术技能，多轴加工程序、工艺必须经过验证才可以进行实际加工。在生产实际中，经常由于程序没能得到验证，发生撞刀、撞击夹具、加工位置错误等等事故，不仅增加了产品的生产周期，也降低了生产效率，造成刀具、材料、机床等报废情况，虚拟加工技术提高了生产效率，降低废品率、保证设备安全、降低加工成本，最后实现效益最大化。

本文以NX12作为研发平台，以黑龙江农业工程职业学院为例：DMU60monoBLOCK摆头式机床为研究对象，研究多轴加工与编程切削过程的几何仿真技术。为学院学生学习多轴编程技术提供验证平台。

多轴联动加工的核心技术是构建虚拟加工仿真环境。为了完成最优化的仿真过程，构建的机床模型最好能和真实机床1：1，大小，结构、运动范围等参数相同来完成机床的建立。

机床3D模型的建立

构建机床模型，首先在NX12中的CAD环境建立三维模型，依据DMU60monoBLOCK机床基本尺寸建模，完成零部件的虚拟模型建立，并安装机床实际关系进行装配。如图1所示建立机床三维模型。

机床组件树创建

机床组件树创建，首先进入机床构造器MTB进行运动关系的定义和搭建，并在机床导航器中对机床的各个部件进行重新定义名称和运动关系描述，运动模型是运动关系和逻辑的定义工具，只有定义了运动逻辑关系机床的各部件才可以实现指令运动，确定了机床的运行方式。在定义运动组件和分类时，NX具有自己的父子关系逻辑，父子关系就是依存关系，也是运动和装配关系的体现。主要有机床本体，刀具主轴，刀库，刀位，X、Y、Z轴，机床零点，工件坐标系，夹具，毛坯，工作台。根据机床实际建立了如图2所示机床组件树及其分类。在组件树中输入机床的基本参数，保证运动关系、行程、角度等于实际机床相同。

DMU60monoBLOCK后置处理

后处理的开发主要包括：机床参数、程序和导轨参数、N/C数据、后处理文件列表。一般来说，没有特殊要求和特殊输出的通用型后处理，采用默认的处理器，然后进行部分修改就可以，但是如果需求特殊指令的特殊输出，就必须添加语句，可以根据自己的需要添加，例如：程序加工刀具名称的输出、编程人员输出、工时定额输出等等，可以找到NX帮助手册，按照语言要求进行参数的输入，这部分涉及到语言程序的编写，必须经过专业训练的或者专业从业人员进行编写。防止由于后处理的不当，造成设备的撞击和程序数据错误等问题。经过编写语句，根据DMU60monoBLOCK设置如图3所示后处理语句。来判定输出程序指令。

刀路的后置处理

在实际软件编程和机床加工过程中，五轴后处理是仿真的必要条件，编程员可以编制出优化的刀具路径和工艺路线，但是也需要后处理可以满足当前刀具路径的输出，所以优化的刀路也来自全面优化的后置处理器。经过后置处理的机床程序代码通过软件仿真，才可以检测出程序的质量和优缺点。如图4所示，是经过DMU60monoBLOCK五轴后置处理的程序代码。

结束语

多轴虚拟仿真加工需要几个必备条件（1）虚拟机床（2）虚拟控制器（3）后处理器（4）切削仿真，所以根据实际机床参数，建立虚拟机床模型，使用虚拟控制器对机床的逻辑运动进行设定，编制优化的刀具路径，通过后处理器对刀具路径进行代码输出，生成机床可识别的机床代码，然后对代码进行模拟加工。以此来判定程序的正确性和可靠性。所以五轴机的程序必须经过虚拟校验才可以进行实际生产。本次实践，完成了机床模型的建立、组件树的搭建、运动逻辑的设置，后处理器的设置，最后完成程序输出和仿真，有效的提高了学生在学习五轴编程时的学习效率，完善了教学过程中的虚拟教学环节。提高了学生对设备的利用率，保证了设备操作安全，本次基于NX12与DMU60monoBLOCK五轴机虚拟仿真的开发达到了良好的教学效果。

参考文献

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