从CAM到虚拟机床西门子整体加工解决方案

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贸梨短支
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1 ISV - Integrated Simulation & Verification 集成的切削验证与加工仿真西门子工业软件深圳分公司高级技术顾问钱世东

2 数控加工领域的挑战零件日趋复杂 o 加工策略 o 数控程序可靠性 o 加工安全性品质要求越来越高 o 加工精度 o 表面质量交货期越来越短 o 加工效率 o 机床效能 Page 2

3 零部件制造 - 从规划到生产零件模型创建工装与夹具设计 CAM 与仿真刀具管理车间安装与测试 CMM 检验执行制造工程车间生产刀具库工艺规划 CMM 编程车间数据访问 DNC 控制器 / 机床 Page 3

4 NXCAM 全方位的数控加工解决方案 CAID/CAD/CAE/CAM Page 4

5 西门子加工仿真解决方案 --- 数控编程与加工仿真的统一系统 --- 全方位的加工仿真解决方案通用基于加工刀轨的开箱即用的验证及仿真刀轨验证工件及刀具机床仿真刀轨驱动 CSE 机床仿真 G 代码驱动 VNCK inside 机床仿真控制器驱动虚拟机床 VNCK / HMI based Page 5 Fanuc 系列 Sinumeric 系列 Heidenhain 系列其它 Sinumeric 840D 特定机床集成控制器的虚拟加工环境, 用于最终 NC 代码确认, 同步和优化

6 NX 中的加工验证和仿真系统 NX CAM 加工刀轨切削运动及材料去除验证具有运动学关系的三维机床及工装夹具模型 NC 编程后置处理 NC 代码针对 SINUMERIC 840 控制系统的优化 CSE 驱动的机床切削仿真集成的仿真独特机床特性来源于真实机床 Page 6 Sinumerik VNCK Siemens 虚拟 NC 控制器 NC 代码虚拟 NC 控制器驱动的机床运动仿真

7 机床仿真系统的构成机床模型几何模型运动学关系控制器模型形为模型 HMI 机床轴解析器非 NC 控制的运动程序视图自动交换工作台 / 夹具设备定位运动规化抓紧 / 释放物体各种变量主轴定位插补 PLC 响应时间轴座标值换刀系统运动学转换刀具数据 Machine neutral 驱动器 Page 7

8 CSE 通用仿真引挚的涵义 CSE 是一个虚拟控制器引挚获取 NC 代码 ( 实时处理中的, 编辑过的, 手动创建的, 外部的 ) 来驱动虚拟机床能够解析特殊及预配置过的控制器语言完全内嵌于 NX 系统是被真实机床应用实践所证明的仿真技术使用真实 NC 代码仿真 works with GMC (as MTD does with GMC) 综合考虑机床特性, 而不单纯是机床运学模型 Page Siemens Product Lifecycle Management Software 8 Inc. All rights reserved

9 NX ISV 主要功能 ISV 支持以下系统的刀尖编程 (TCPM) 功能 : Siemens --- TRAORI Fanuc --- G43.1, G43.4, or G43.5 Heidenhain --- M128 支持倾斜座标面功能 ( 座标系统平移和旋转 ) Siemens --- ROT, TRANS, FRAME, Page 9 CYCLE800 Fanuc --- G68, G68.1 Heidenhein --- Cycle19, Cycle 7.0, Plane spatial 子程序和循环支持刀具半径补偿支持多通道车铣复合机床进给率优化机床运动预览碰撞和过切检测及分析

$CSE 的主要模组 CSE 有四个主要模组构成控制器动态链接库 (DLL s) 文件 D:\UGS\NX75\UGII\$ controller (e.g.

defines actions to be executed for valid statements 机床配置文件 (MCF)

least 1 tool change cycle file required Optional drilling

10 CSE 的主要模组 CSE 有四个主要模组构成控制器动态链接库 (DLL s) 文件 D:\UGS\NX75\UGII\ controller parser which understands the language of a specific controller (e.g. G01, CALL, ) 控制器配置文件 (CCF) A binary/encrypted XML file which defines actions to be executed for valid statements 机床配置文件 (MCF) A binary/encrypted XML file to define axis configurations 子程序 At least 1 tool change cycle file required Optional drilling cycles, user defined subprograms, etc. Page Siemens Product Lifecycle Management Software 10 Inc. All rights reserved

11 CSE 架构 Application (NX ISV, RealNC) CSE Controller DLL Visualization / Moving the Kinematic Kernelcommands (core NC functionality) Controller specific kernel-commands (controller specific extension) Simulation Loop / Time control Motion planning and interpolation (IPO-Takt) Channel config, Axis parameters Metacode Kernel Commands MCF/CCF MCF/CCF Material removal Collision Detection Gouge check Command calls + Meta codes Lex/Yacc Parser (convert NC-Syntax into Metacodes and Command calls) NC Program Main- Program Subprograms Cycles Page 11

12 G 代码驱动的加工仿真 Page 12

13 随 NX 一起交付的机床样板九种不同类别的铣床 (3 Axis, 4 Axis, 5 Axis) 一种车铣复合机床 ( 单通道, 单主轴 ) 两种类别的车床一种 2 通道机床 (4-Axis turning) 缺省 CSE 技持以下三种控制系统 (Fanuc, Sinumerik S840D, Heidenhain TNC) 分别提供公英制两个版本所有类别的机床样例文件完成后可能过网络下载提供给客户 Page 13

14 机床样板类型列表 Page 14

15 机床样本样本 1 三轴立铣 + 换刀模拟样本机床种类样本 2 三轴卧铣样本 3 四轴转台卧铣样本 4 四轴转台立铣样本 5- 五轴双摆头龙门铣样本 6 五轴双转台 ( 带偏置 ) 立铣 Page 15

16 新机床样本 ( 续 ) 样本 7- 五轴摆头 + 转台立铣样本机床种类样本 8 五轴支架式立铣样本 9 五轴 45 度斜摆头铣床样本 10 四轴带铣头卧车样本 11 二轴带塔台卧车样本 12 二轴带塔台立车样本 13 四轴双主轴卧车 Page 16

17 NX 缺省机床库及加工仿真模板 --- 基于 G 代码的仿真 Page 17

18 演示 :DMU80P 机床运动学模型的创建和系统配置 Page 18

19 G 代码驱动的加工仿真案例一 --- SYMG 沈阳机床厂机床型号 : 配置 : 控制系统 : VMC0745D 三轴 SINUMERIC840D 机床型号 : 配置 : 控制系统 : VMC650M 五轴双摆台 HEIDENHAIN itnc530 Page 19

20 G 代码驱动的加工仿真案例二 --- 海尔模具机床型号 : 配置 : 控制系统 : HermleC40U 五轴双转台 HEIDENHAIN itnc530 机床型号 : 配置 : 控制系统 : MECOF M1386 大型五轴龙门铣 HEIDENHAIN itnc530 Page 20

21 G 代码驱动的加工仿真案例二 --- 海尔模具机床型号 : 配置 : 控制系统 : HermleC50U 五轴双转台 HEIDENHAIN itnc530 机床型号 : 配置 : 控制系统 : LAMBAUDI RC270 大型五轴龙门铣 HEIDENHAIN itnc530 Page 21

22 用于 NXCAM 的机床工具支持套件 (MTSK) Mori Seiki mill-turns - NT4000 系列 Mazak Integrex Mark III-ST 系列 Mazak Integrex Mark IV-ST 系列 Mikron HSM400/600U TNC530 DMG 帮助及教程后处理器 KIT 三维机床模型 DMG 160 FD S840D DMG GMX400 WFL 65 S840D CAM 样板文件机床驱动器 Hermle C20-50 TNC530 DMU 50/70 non orthogonal DMU 50/60 non orthogonal Millplus DMU125P Page 22

23 Page 23

24 VNCK Virtue NC Controller Kernal - SINUMERIC840D 控制系统驱动的加工仿真由真实控制系统内核驱动的仿真 NC 编程后置处理 CAM 仿真驱动器西门子虚拟 NC 控制器真实控制器 G 代码驱动的机床仿真 Page 24

25 VPLC VNCK 机床仿真系统的构成机床模型几何模型运动学关系 VNCK 形为模型 HMI 机床轴解析器非 NC 控制的运动程序视图自动交换工作台 / 夹具设备定位运动规化抓紧 / 释放物体各种变量主轴定位插补 PLC 响应时间轴座标值换刀系统运动学转换刀具数据 Page 25 Best possible accuracy VNCK+VPLC Blackbox Communication as in reality Operation as inoriginal HMI reality

VNCK - 使用虚拟控制器内核作为真实制造过程的验证引挚真实的 NC 代码在真实机床的虚拟模型上进行验证 Real NC

machine tool 优势 Speed to production through the reduction of

virtual validation at unprecedented levels of simulation Right

26 VNCK - 使用虚拟控制器内核作为真实制造过程的验证引挚真实的 NC 代码在真实机床的虚拟模型上进行验证 Real NC Code Real Controller Exchange of signals Virtual model of the machine tool 优势 Speed to production through the reduction of physical testing times Real machine tool Reduced costs through virtual validation at unprecedented levels of simulation Right the first time machining with virtual copy of real machine Page 27