基於 VERICUT 的 CKA6150 數控車床仿真研究-螺紋（wén）加工機床網-數控機床市場網

您現在的位置：螺紋加工機床網> 技術前沿> 基於（yú） VERICUT 的 CKA6150 數控車床仿真研究

基於 VERICUT 的 CKA6150 數控車床仿真研究（jiū）

2017-12-12 來源：天津（jīn）機電職業技術學院產學研中（zhōng）心作者：趙華，李衛兵

摘要（yào）：針對在企業生（shēng）產和教育培訓領（lǐng）域廣泛使用的 CKA6150 數控車床，在 VERICUT 中構建仿真模（mó）型，對仿真機床構建的一般方法和步驟進行探討，給出了構（gòu）建過程中的注意事項和一些實用技巧。以數控車床防護（hù）門及四工位回（huí）轉刀架的控製（zhì）為（wéi）例，重點研究了通過宏命令子程序及特（tè）殊控製指令定製來控製機床部件運動的方（fāng）法（fǎ）。通過一個仿（fǎng）真實例的運行，驗證了所構建仿真機床的正確性，為宏程序及其它複雜車削（xuē）工件加工程序校驗及教學（xué）培訓提供可靠的 CKA6150 仿真。

關鍵詞（cí）：；CKA6150 數控車床（chuáng）；宏命令；仿真（zhēn）

VERICUT 是一款專業的數控加（jiā）工仿真軟件，可以對各種數控加工設備的加工過（guò）程進行仿真，廣泛應用於生產和培（péi）訓領域[1]。VERICUT為用戶提供了豐（fēng）富的機床及係統樣本庫，但尚不完善，數控車床案例缺乏，樣本機床形式單一，難以實現複雜運動的控製[2]。因此（cǐ），本文針對數控（kòng）臥式車床 CKA6150 進行（háng）仿真研究，對構建仿真加工環境的一般方法和步驟（zhòu）進行探討，對通過宏（hóng）命令子程序及自定義（yì）高級指令來進（jìn）行（háng）機床附件控製的方法進行重點研究。

1 、機床構（gòu）建

CKA6150 數控車床是大連機床廠生（shēng）產的一款縱（Z）、橫（X）兩坐（zuò）標控製的數控臥式車床，配有華中世紀星的數控係統 HNC-21T。CKA6150 數（shù）控車床采用的是（shì）平（píng）床身結構，配有氣動卡盤（pán）和四工（gōng）位回轉刀架（jià），結構及主（zhǔ）要組（zǔ）成部件如（rú）圖 1 所示。

圖 1 CKA6150 數控車床結構及主要部件

分（fèn）析 CKA6150 數控（kòng）車（chē）床各部件之間的運動關係，組合關係和（hé）相對位置關係，根據說明書中的幾（jǐ）何參數，在 Solid Works 軟件中建立（lì）簡化（huà）的（de）機（jī）床 3D 模型如圖（tú） 2 所示。在建立裝配體時一定要注意繪圖區左下角的（de）坐標係要和數控車床坐標係一致（zhì）（笛卡爾直角坐標係），以便輸出的 STL 模型在導入 VERICUT 後（hòu）能夠配置出（chū）正確的（de）運（yùn）動方向。

在 Solid Works 軟件中把整個 3D 模型裝配體另存為 STL 格式導入 VERICUT，進行機床各部件的功能配置。VERICUT 軟（ruǎn）件提供了不同類型（xíng）的 Component（組件），如（rú） Base（床身）、Spindle（主軸）、X Linear（X 軸）、Z Linear（Z 軸）、Turret（刀架）、Stock（毛坯）等。通過建立（lì）不同（tóng）類（lèi）型的 Component（組（zǔ）件）並（bìng）添加 3D 模型到某（mǒu）一類型的 Component（組件），對導入 VERICUT 的每一個 3D 模型進行功能配置。各個 Component（組件）之間可以設置從屬或者並列的關（guān）係，根據數控車床各部件之間的實際運動（dòng）層次關係建立 Project Tree（項目（mù）樹），即機床部件運動拓撲關係。CKA6150 數控車床 Project Tree（項目樹）及各部件名稱及Component（組件）類型如圖 3 所示。

圖 2 CKA6150 數控車床 3D 模型

圖 3 CKA6150 數控（kòng）車床 Project Tree 簡圖

VERICUT 機床構（gòu）建過程中，一（yī）個重要的環（huán）節是坐標係的建立及各部件坐（zuò）標位置的調整。VERICUT 中可以（yǐ）建立多個（gè）坐標（biāo）係，並設（shè）置其中之一作為當前坐標，同時 VERICUT 還具有多個性質的坐標係（xì），如 ZModel、ZComponent、ZMachine 等。每一個 Component（組件）都有一個組件坐標係 ZComponent，它決定著該Component（組件）的運動方向。組件坐標係隨著 Component（組件）位置的（de）改變而改變。

Component（組件）的位置及其 Component（組件）下屬的 3D 模型位置決定著屏幕（mù）上 3D 模型的實際（jì）位置，正（zhèng）確理（lǐ）解這一點，對正確構建仿真模（mó）型極其重要。對於（yú）四工位（wèi）回（huí）轉刀架 Turret可以借助 Configure Component＞Turret Aid 進行設置（zhì）。但是由於 VERICUT 默認的回轉刀架回轉（zhuǎn）軸與 Z 軸平行，這時就需要沿（yán） Turret 的組件坐標係的 X 軸旋轉 90°，可以通過 Configure Component＞Rotate＞Angles，設置旋轉角度為（90 0 0），同（tóng）時（shí）把 Turret 下屬（shǔ）的所有 3D 模型（xíng）沿相反方向旋轉（zhuǎn） 90°，即設置旋（xuán）轉角（jiǎo）度為（-90 0 0），才（cái）能得到（dào）正確的回轉（zhuǎn）刀（dāo）架運動。對於三爪卡盤，隻設置 U Linear（U 軸）一種 Component（組件），然後通過對相應組件坐標係的設（shè）置來調整（zhěng）卡爪的實際運動方向，這樣可以簡化控製係統的（de）定義。具體操作方法為，複製 JAW1兩次，分別重命名為 JAW2 和 JAW3，通過Configure Component ＞ Rotate ＞ Angles 設置（zhì）JAW2 的旋轉角度為（wéi）（0 0 120），JAW3 的旋轉角度為（0 0 -120）。

2 、係統（tǒng）配置

CKA6150 數控車床（chuáng）配置（zhì）了華中世紀星的數控係統 HNC-21T。由於該係統與 FUNAC 係統非常相似，因（yīn）此可以直接調用 FUNAC 0T 作為模板進（jìn）行配置，下麵以機床防護（hù）門及三爪卡盤的控製為例，探（tàn）討係統高級控製功能的配置（zhì）。由於機（jī）床防護門 DOOR1 和 DOOR2 都（dōu）采用了 Z Linear（Z 軸）作（zuò）為 Component（組件）類型（xíng），為了加以區分，通過 Configure Component＞Component＞Sub System 進行 Sub System 的ID 設置，分別設置為（wéi） DOOR1 和 DOOR2。本文采用在 NC Subroutines 添（tiān）加子程序，在數控程序調用子程序的方式實現控製，例（lì）如關門子程序及注釋如下所示。

對於三爪卡盤，由於已經通過對相應組件坐標係的設置，使每一個卡爪的運動方向 U 和（hé）整個機床的 X 方向（xiàng）平行（háng），因此可以通過統一的指（zhǐ）令設（shè）置來實現（xiàn）三個卡爪（zhǎo）的同時向心運動。任何數控編碼（指令、變量及字符）都必須首先進行字格式的預定義，才能（néng）被虛擬數控（kòng）係（xì）統識別和解釋[3]。通過 Configuration＞Word Format＞Add 對卡盤控製所需的字格式進行定義，如圖 4所示。

圖 4 字格式的定義

字格式定義之後，通過 Configuration＞G-Code Processing＞Add 對這些字的功能進（jìn）行配（pèi）置。由於（yú）三爪卡（kǎ）盤的初始狀態是張開的極（jí）限（xiàn）位置（zhì），因此（cǐ）卡爪鬆開控製時，卡爪（zhǎo）相對初始位置無需移動，通過字 OPEN 調用 VERICUT 的宏（hóng）命令（lìng） UAxis Machine Motion（U 軸移動）使卡爪沿各自組件坐標係的 X 軸移動距離為 0；卡爪夾緊（jǐn）控製時，通過字 CLOSE 調用（yòng）宏命令UAxis Machine Motion 使卡爪沿各自組件（jiàn）坐標係的（de） X軸（zhóu）移（yí）動，調用宏命令 Component Name（接觸到的零件名稱）及 Touch（保持運動直到接觸到某工件）使爪接觸到 Stock（工件）後停止運動。具體定義如圖 5 所示（shì），指令（lìng） OPEN CHUCK 使卡爪鬆開，指（zhǐ）令 CLOSE CHUCK 使（shǐ）卡爪夾緊工件。

圖 5 卡爪控製指令配置

圖 6 仿真實例驗證（zhèng）結果

3 、結語

基於 VERICUT 虛擬加工仿真（zhēn）軟件，本文構建了 CKA6150 數控（kòng）車床，介紹了仿真機床構建的一般方法和步驟，探討了構建過程中一些實用技巧，重點研究了子程序及特殊控製指令的定製方法，給（gěi）出了數控車床防護門和四工位回轉刀（dāo）架的控製指令的配（pèi）置（zhì）方法。在該仿真機床上對一個外輪廓車削的教學實例進行仿真加工，程序運行前後如（rú）圖 6 所示，驗證（zhèng）了本文所構建的仿真機床的正確性。

投（tóu）稿（gǎo）箱：
如果您有（yǒu）機床行業、企（qǐ）業相關（guān）新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本（běn）網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關（guān）信（xìn）息

名（míng）企推薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多（duō）

博文選萃（cuì）

| 更多