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基于Post Configurator 和SINUMERIK840D 控制器的机床仿真分析与应用

摘要： 随着科学技术的高速发展，特别是计算机的发展，也带动机械制造行业的进步。加上《中国制造2025》的提出，我国制造行业的的生产类型也向着高效率、高质量、客户化的模式发展。对我国数控制造带来巨大挑战和机遇。

SINUMERIK840D 控制器是西门子公司推出的全数字化、高度开放式的数控系统控制器。数字化驱动，SINUMERIK840D最多可以控制31个主轴[1]。其插补功能可以加工各种曲面类零件。并且模块化和高度集成化的设计，提高硬件系统的可靠性和稳定性。在NC编程方面：具有高级语言编程特点，可进行公英制尺寸或混合尺寸的编程，程序编程和加工可以同时进行，节省大量的时间。在现实生产加工中，SINUMERIK840D广泛应用于数控车、铣、钻、磨等加工领域。

西门子公司工业软件NX/CAM是当今数字化加工中最强大的软件之一。用户可以根据自已的加工需求，生成优化的刀路并且可以加载自已的虚拟机床进行仿真，可以更直观检查产品加工的同时，也节约了大量的时间和成本。但客户定制化生成的刀轨不能直接用来驱动机床，它们需要转化成NC代码，这就表明后处理在实际生产中尤为重要。

本文通过对NX中Post Configurator后处理与SINUMERIK840D 技术的介绍，然后通过实例进行分析与应用，并且进行机床的虚拟仿真。

关键词： SINUMERIK840D   后处理   机床仿真  

 

目  录

引  言 1

第一章  数控加工后处理与机床仿真技术 2

1.1数控加工后处理 2

1.1.1 NX后处理 2

1.1.2 NX后处理要素和原理 2

1.2 数控加工机床仿真 4

1.2.1 NX机床仿真发展趋势 4

1.2.2 NX机床仿真优势 7

第二章  SINUMERIK后处理配置对象 8

2.1 后处理配置器优化 8

2.2 SINUMERIK后处理配置器的相关参数 8

2.2.1 冷却液 8

2.2.2坐标系参数 8

2.2.3 换刀 9

2.2.4 西门子Cycle800 10

2.2.5 机床类型 11

第三章SINUMERIK840D 控制器 15

3.1 SINUMERIK840D 控制器特点 15

3.2 西门子840D 刀补和循环 15

3.2.1 刀补特征 15

3.2.2 循环特征 16

第四章 基于Post configurator实例应用 17

4.1 创建SINUMERIK840D处理器 17

4.2 配置SINUMERIK840D处理器 19

4.2.1 设置起始位置 19

4.2.2 设置Coolant 22

4.2.3 坐标系设置 24

4.2.4 换刀设置 25

第五章 机床仿真与应用 29

5.1 虚拟机床加载与仿真介绍 29

5.1.1 虚拟机床加载 29

5.1.2 虚拟机床仿真介绍 33

5.2 机床仿真与应用 37

结   论 40

致   谢 41

参考文献 42

 

本课题研究的主要内容及方法：

主要内容：

①、NX后处理技术及相关概念；

②、西门子840D控制器；

③、Post Configurator相关配置及使用方法；

④、NX机床仿真控制器；

⑤、基于NX软件机床的加工与仿真；

方法：

通过查找图书馆相关的书籍、期刊、杂志等以及上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态，同时在西门子工业软件公司内部查阅相关电子文档和视频，然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。具体步骤如下：

①、了解国内外数控机床的发展动态；

②、熟悉西门子840D控制器工作流程及相关的标准；

③、研究Post Configurator在西门子840D控制器中的相关参数，通过NX后处理利用西门子840D控制器输出机代码；

④、确定合理方案并不断完善；

⑤、得出结论，完成设计内容；

 

结论

在做这次毕业设计的整个过程中，我通过查阅相关书籍资料，了解了数控加工后处理的概念以及如何配置后处理相关参数。认识到后处理在实际生产过程中的重要性，决定了最终加工生产的质量。Post builder是后处理中一个很实用的软件，在很早的版本中就有了，不过它的过程被细化地很详尽，而且它还是一个外置的软件，不在NX中。Post configurator虽然没有像Post builder那样细化，但它是一个NX内置的工具，操作页面也非常简单，更加有利于客户化定制化设置。在这篇论文中，我不仅介绍了Post configurator的操作方法，还简单讲解了SINUMERIK840D控制器一些常用的加工命令以及Post configurator中关于SINUMERIK840D控制器的一些参数，例如坐标系、循环和冷却液等等，并结合NX开发版里的机床仿真进行应用。

在做这次毕业设计的时候，接触的都是新的知识领域。刚刚开始做的时候，有点不知所措、不知道从哪里入手。在后面参与西门子工业软件公司项目的同时，我不断深入学习相关知识，并着手开始做毕业设计。这次设计的主题是基于Post configurator和SINUMERIK840D控制器的机床仿真分析与应用，所以我创建完基于SINUMERIK840D控制器的Post configurator之后，通过对同一个选项设置不同参数分别输出，对比每次输出NC代码的不同，从而更加了解Post configurator后处理的使用以及加工方式。由于这是西门子工业软件的新项目，可参考的资料也不是很多。特别是在后处理客户化定制时，大多数都是用TCL语言进行编辑和优化。这也大大地激发我不断深入学习的动力。

在后续的NX/CAM发展中，如果能将设计师设计的产品通过CAM模块智能识别出能否加工，这样就可以从设计到加工一步完成。这样大大减低设计、加工成本，提高了工作效率。

由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正。

 

参考文献：

[1] 郝越邦,焦亮,化春雷,刘春时.  基于SINUMERIK840D的数控机床控制系统设计[J].  机械制造.  2006(02).

[2] 毕俊喜,邓幼英,王丽琴,李进峰,甘世明.  基于UG/PostBuilder的DMU100五轴联动加工中心后处理器研究[J].  机床与液压.  2012(23).

[3] 张海军,金永福.  基于UG/Post创建数控系统后处理器[J].  现代机械.  2008(03). 

[4] 支劲章.  五自由度混联机床数控系统及后置处理技术研究[D].  河北工业大学.  2007.

[5] 杨斌.  西门子SINUMERIK840D数控系统介绍[J].  CAD/CAM与制造业信息化. 2004(06)

[6] 叶金虎,姚忠,戴永红.  基于UGNX7_5专用后处理器的开发与应用[J].  机械研究与应用.  2012(03).

[7] 展迪优. UG NX8.0数控编程教程[Z].  机械工业出版社.  2013(02).

[8] 赵世田. 基于UG/POST五轴联动加工中心后置处理器的研发与应用[D].  山东理工大学.  2005.

[9] 周立波,李厚佳.  基于UG的加工仿真及后置处理器的开发[J].  制造业自动化.  2009(02). 

[10] 杨生.  基于UG的Heidenhain控制系统后处理优化技术[J].  组合机床与自动化加工技术.  2008(09).

[11] Baorui LI, Wenhua ZHU, Benoit Eynard, Matthieu Bricogne.   Researched on the Technology of Machining Simulation[J].  University of Technology of Compiegne.  2008(06):390-360.