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基于UG的五轴数控虚拟机床仿真技术

王清，机械工程，2111302073

摘要：多数五轴数控机床仿真系统，一般只提供二维的动画仿真，而且仿真系统的几何造型功能十分有限，零件和机床模型需要在其他CAD软件中进行建模，然后导入数控仿真系统。由于文件格式的转化，零件的CAD模型将会产生误差，降低了仿真精度。该文利用UGCAD/CAM软件造型功能建立五轴数控机床和零件模型，读取数控代码对机床各部件进行三维运动仿真，并对加工过程中机床运动部件之间的干涉及工件过切进行检查，为刀具轨迹的修改提供依据，同时免除了文件格式的转化产生的误差。

关键词：五轴；数控加工；机床仿真；UGNX；ISV

Technologyof5-axisMachiningSimulationBasedonUG

WangQing,MechanicalEngineering,2111302073

Abstract:Mostmachinesimulationsystemsvirtuallyonlyprovide2Dimagetoday.AndthemodelingabilityofthosesimulationsystemsofCADsoftwareisalsolimited.SotheworkpieceshouldbemodeledinotherCADsoftware,theninputthedatetomachinesimulationsystems.Theaccuracywillbereducedduringthedateexchange.Inthispaper,themachinetoolandworkpiecemodelsareconstructedbyUGCAD/CAMsoftware,whiletheNCprogramisusedasinputthedatetoperformthemachinemotion.Duringthesimulation,overcutandcollisionsbetweenthemovingmachinecomponentscanbechecked.Andtheerrorofdataexchangecanbeavoided.

Keywords:5-axis;NCmachining;machiningsimulation;UGNX;ISV

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1引言

几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的唯一手段。一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助于五轴加工技术。早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及相关工业。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化技术水平的标志。

使用五轴数控联动机床加工复杂形状零件时，机床运动部件之间容易发生干涉。尽管目前刀具轨迹规划和刀位计算的数控加工编程技术已经有了很大的发展，但仍不能保证零件数控加工程序的完全正确可靠。尤其在五轴铣削加工的数控代码生成过程中，干涉检测是一项非常重要的环节。在计算机上利用三维图形技术对数控加工进行仿真，可以快速、有效地对机床代码的正确性进行验证，并且可以根据仿真的结果对数控程序进行修改，免除了反复进行机床试切的过程。故数控加工仿真系统应具有以下两个功能：=1\*GB3①显示验证刀具轨迹的加工效率；=2\*GB3②检测在加工过程中机床各运动部件间可能会发生的干涉。[1]

在多轴数控机床仿真中，VERICUT软件使用比较广泛，但UG作为一款功能强大的CAD/CAM软件，同样具备有虚拟机床仿真模块。然而目前的仿真系统能够提供支持的机床型号还十分有限，通常需要用户建立数控机床仿真模型。一般的仿真软件的几何造型功能有限，需要在其他CAD软件中进行建模，然后导入数控仿真软件。然而中间需进行文件格式的转化，所得的复杂模型效果不理想，产生误差。而UG自身强大的CAD建模功能能满足虚拟机床的几何建模，进而能够完整地进行自定义虚拟机床的五轴数控仿真。

2五轴数控机床的坐标系与数控加工特点

2.1五轴数控机床的坐标系

五轴数控机床的五轴是指可控制的五个坐标：三个平动坐标轴基础上增加两个转动坐标轴，且五个轴可以联动。由于增加了两个旋转控制轴，所以与三轴、四轴数控机床

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相比，五坐标联动数控技术是难度最大，适用范围最广的一种。

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