计算机辅助制造技术在构架加工中的应用

高乐乐 李慧

摘要：动车组构架需加工部位较多，加工程序复杂，在机床上验证程序需耗费大量人力物力，且易因程序错误造成撞刀事故，损坏机床，影响生产進度。通过使用数控仿真软件VERICUT，建立完备的仿真环境，对程序进行验证可大大提高程序验证效率。

关键词：CAM;数控程序;构架;加工仿真

0  引言

由于构架加工部位繁多，加工程序数量大，程序结构复杂，现场人工验证程序耗时长，长时间占用机床对生产进度影响很大，且在验证时需全手动操作，一旦程序错误导致撞刀事故则会打乱整个生产计划。

本文以先进的五面铣机床为原型，通过实例分析了基于VERICUT 的程序验证过程，成功解决了五面加工软件在仿真中应用和宏程序验证问题。

1  仿真模型建立与数控系统设置

机床模型仿真是VERICUT的一个特有功能，它可以创建与现场结构动作一致的机床，机床机械结构可以通过软件自带绘图功能或通过其他三维软件构建，各运动部件的动作由控制文件控制。

1.1 仿真模型的建立

为使仿真达到逼真的效果，准确地判断刀具、主轴附件与毛坯、夹具之间的干涉情况，所建立的机床本体及主轴附件均按照机床说明书与现场测量的尺寸1：1绘制。

1.2 数控系统设置

软件自身带有通用的数控系统控制文件，但因各设备自身的特殊功能，有些特殊指令需要自行设置。如五面铣的换头指令M95，直角和万向铣头的分度指令M55等在FANUC31IM中都没有指定，由于这些指令都对应很明确的功能，所以在定制本系统时为各指令编制了相应的宏程序通过宏调用来实现其功能。

2  五面加工软件的应用

五面铣所用数控系统的一个显著特点是使用了五面加工软件，可以编制所有的加工面，刀具轴方向设置在Z轴;水平方向设置在X轴;垂直方向设置在Y 轴，此软件的应用使编程变得容易，减少了编程计算量。

2.1 加工面XY 坐标方式五面加工软件简介

数控系统所用五面加工软件，能自动进行相当复杂的操作，通过更换和分度防护板、附属装置（直角铣头、万向铣头等），同时改变主轴侧坐标值的移动及移动坐标轴的名称。通常，程序是将加工面设置在XY 平面的，本程序装置，也采用与此相同的方法，可以很容易编制侧面加工的NC 程序。

每角都为90°的四个面上，都可以在每1°任意的侧面及斜面进行加工。而且该软件是由NC 三维坐标的变换功能和通用自定义宏程序功能所构成的。因此，不需要特别的自动编程装置。

2.2 五面加工软件在仿真系统中的实现

仿真系统中五面加工软件是仿照现场所用设备内部宏程序的基本结构实现的，其功能大体分两步实现：

①通过调用换主轴附件宏程序换主轴附件;

②通过调用宏程序实现主轴附件分度和工件坐标系偏转。

3  构架加工刀库系统构建

由于构架加工部位众多，加工部位分布位置对加工时所用刀具的长度形状都有一定的限制，为使仿真与现场达到相同的效果，借助PRO/E软件按照实际所用刀具尺寸1：1定制了构架加工刀具系统。图1所示为VERICUT刀具系统管理器。

图2中列出了构架加工用部分刀具，其尺寸及形状与现场所用刀具完全一致。

4  构架加工宏程序验证

在数控系统控制文件和刀具系统文件配置完成后，与前面已装配好夹具毛坯的机床模型结合进行构架加工的程序验证。

构架程序验证的过程同时也是加工仿真的过程，通过验证过程，可以准确地知道每次切削的深度、宽度和切削角度，并且能够准确知道每个切削段材料的去除量，依据这些可以很快判断所编程序的合理与否，进而对数控程序进行修正。

5  结束语

通过对比，使用软件验证较现场验证节省了大量时间，且避免了现场操作失误造成的刀具及设备损坏。

VERICUT软件在程序验证方面的应用不仅仅是验证走刀路径、指导刀具的的选用等，其更有价值的应用是对切削参数及加工路径的优化，在这方面文中并未涉及，还有待进一步的探讨。

参考文献：

[1]三菱五面加工机MVR33/39Dx使用说明书.

[2]李云龙，曹岩.数控机床加工仿真系统VERICUT[M].西安：西安交通大学出版社，2005.

[3]山荣成，管益辉，马力.基于物联网的构架加工数字化生产线建设实践[J].价值工程，2020，39（1）：261-263.