基于Solidworks和Vericvut的虛擬機(jī)床建模技術(shù)應(yīng)用

周巖峰

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000）

基于Solidworks和Vericvut的虛擬機(jī)床建模技術(shù)應(yīng)用

周巖峰

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000）

本文利用中檔CAD軟件Solidworks構(gòu)建數(shù)控機(jī)床的基本模型，結(jié)合目前最流行的三維仿真軟件Vericut通過實(shí)例來簡要介紹一種數(shù)控機(jī)床的實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的仿真過程和方法。

虛擬制造技術(shù)；Solidworks；建模；Vericut

引言

早在20世紀(jì)90年代率先由美國提出的虛擬制造（VM，Virtual Manufacturing），現(xiàn)在已成為科技界、企業(yè)界廣泛研究的主要對(duì)象。虛擬制造技術(shù)以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支持，其核心是由建模技術(shù)和仿真技術(shù)兩大體系構(gòu)成。本文將利用中檔的CAD軟件平臺(tái)Solidworks2010進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的建模，結(jié)合主流仿真軟件Vericut7.0，介紹建立仿真機(jī)床的方法和過程，以實(shí)例具體說明虛擬制造技術(shù)在實(shí)際制造過程中的應(yīng)用。

1 利用Solidworks2010軟件平臺(tái)創(chuàng)建機(jī)床的基本模型

虛擬數(shù)控機(jī)床是虛擬制造的執(zhí)行單元，是虛擬制造的一個(gè)底層關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)條件，它能建立一個(gè)真實(shí)的虛擬加工環(huán)境，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工過程的仿真，并且對(duì)實(shí)際加工過程可能出現(xiàn)的各種機(jī)械碰撞進(jìn)行預(yù)測和評(píng)估，以及NC程序檢驗(yàn)和優(yōu)化。

通過Solidworks2010軟件平臺(tái)創(chuàng)建一臺(tái)三軸數(shù)控銑機(jī)床的基本三維模型。該機(jī)床為HARDINGE_VMC系三軸立式銑機(jī)床，構(gòu)建之前要通過廠家的機(jī)床資料對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)機(jī)床各個(gè)單元模塊進(jìn)行分解，收集齊各個(gè)模塊幾何參數(shù)，以及相關(guān)規(guī)格如轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、各運(yùn)動(dòng)軸最大行程等，利用Solidworks2010快速的三維幾何造型構(gòu)建出實(shí)體模型，并按照機(jī)床初始位置進(jìn)行虛擬裝配，檢驗(yàn)與實(shí)際機(jī)床實(shí)體是否一致。構(gòu)建后的機(jī)床實(shí)體模型以STL格式另存為輸出，按照先輸出機(jī)床不運(yùn)動(dòng)部分（床身、底座、導(dǎo)軌），再輸出運(yùn)動(dòng)部分（Z部件、Y部件、X部件和Spindle部件），相同的運(yùn)動(dòng)部件分開輸出的原則依次輸出。如圖1所示。

圖1 輸出后STL文件

2 在Vericut中建立機(jī)床模型

(1)新建一個(gè)公制項(xiàng)目文件（*.vcproject）

1) 運(yùn)行Vericut7.0應(yīng)用程序。

2) 自定義工作目錄及工作路徑和單位，打開項(xiàng)目樹。

(2)定義機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。1)將從Solidworks2010中輸出的機(jī)床模型文件復(fù)制到用戶工作目錄中。把視圖界面切換到機(jī)床試圖。

圖2 導(dǎo)入Base組件

圖3 定義線性軸、Spindle刀具軸和Gage Point

(3)機(jī)床設(shè)置。機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)完成定義后，需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行初始化設(shè)置，按照前期收集的機(jī)床資料參數(shù)，在“Configuration”下進(jìn)行“Maching Setting”，設(shè)置機(jī)床的機(jī)床零位、部件最小距離、機(jī)床的行程極限以及軸優(yōu)先設(shè)置。

(4)定義控制系統(tǒng)。機(jī)床初始化定義后，需要定義機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，Vericut自身提供幾十種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)文件，可直接調(diào)用，如果沒有需要的控制系統(tǒng)，還可以自定制控制系統(tǒng)，本文中選擇使用從軟件中自帶的控制系統(tǒng)。在項(xiàng)目樹中點(diǎn)擊“Control”打開“Library”，選擇“fan180im.ctl”文件，完成控制系統(tǒng)添加。

圖4 創(chuàng)建刀具

測試成功后，該HARDINGE_VMC系三軸立式銑虛擬機(jī)床已具備仿真數(shù)控加工能力，接下來就可以添加需要仿真的NC程序，以及夾具和工件模型，按照實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工操作流程進(jìn)行定義設(shè)置，在仿真過程中，根據(jù)Vericut的驗(yàn)證、分析比較進(jìn)行NC程序的優(yōu)化，最終輸出到實(shí)際加工機(jī)床上的NC程序是最合理的。

結(jié)語?；赟olidworks2010的快速三維實(shí)體模型創(chuàng)建功能，提供了準(zhǔn)確的虛擬加工機(jī)床幾何模型和真實(shí)的機(jī)床外觀，利用Vericut軟件將機(jī)床幾何模型和機(jī)床運(yùn)動(dòng)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上建立虛擬數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境。本文重點(diǎn)介紹利用中檔CAD軟件Solidworks2010和Vericut軟件相結(jié)合建立HARDINGE_VMC系三軸立式數(shù)控銑機(jī)床，為建立多種類仿真機(jī)床提供指導(dǎo)性方法。

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