VERICUT7.2構建五軸機床模型及仿真加工過程分析

許昌煙草機械有限責任公司機加二分廠 (河南 461000) 王紅賓

隨著數控技術的快速發展及廣泛應用，機械加工零件的復雜程度及精度進一步提高，各種合金材料、復合材料等一些難加工材料也越來越普遍，以及智能化生產經營管理模式逐步深入，因此，數控加工的仿真技術也顯得越來越重要。利用仿真加工技術，可以消除數控程序的錯誤，避免切傷工件及夾具，避免折斷刀具及碰撞機床，提高機床加工效率，從而達到降低加工成本的目的。

由于VERICUT7.2軟件本身建模功能的局限，本文采用在SIEMENS NX8.5軟件中建立機床模型，然后通過數據接口導入到VERICUT7.2軟件中。

1.建立機床模型

以一臺HEIDENHAIN系統的型號為HPM1150的五軸加工中心為例來具體說明，首先確定這臺五軸加工中心的結構及各項技術參數，這臺型號為HPM1150的五軸加工中心為主軸擺動加工作臺旋轉的結構，表1是這臺五軸加工中心的結構技術參數。

表1 HPM1150五軸加工中心結構技術參數

知道了機床的各項結構技術參數，就可以在SIEMENS NX8.5軟件中根據機床的實際結構尺寸去建立機床模型了。要注意的是在NX8.5軟件中建立的機床模型每個部件都要是獨立的，不能對各個部件進行布爾運算合成一個整體，否則機床模型導入到VERICUT7.2仿真軟件中后無法分解，從而無法建立各個可以移動的線性軸。機床模型在NX8.5軟件中建立好之后，保存為“STEP或 STL”格式，以便于向VERICUT7.2仿真軟件中進行輸入。圖1所示為在SIEMENS NX8.5軟件中建立的HPM1150五軸加工中心的機床模型。

在NX8.5軟件中把機床模型建立好之后，把文件保存為“STEP或STL”格式，退出NX8.5軟件。

圖1

2.構建HPM1150機床仿真模型

現在打開VERICUT7.2仿真軟件，新建一個項目，選擇毫米 (mm)單位，把“顯示機床組件”置為激活狀態，然后在左側項目樹里選中“Base(000)”選項，點擊鼠標右鍵，在右鍵選項里選擇“添加模型”→“模型文件”，在此，找到上面所保存的“STEP或STL”格式的機床模型文件，全部選中打開之后，在NX8.5軟件中建立機床模型組件就會導入到VERICUT7.2軟件中來，可以把每個組件設定不同的顏色，如圖2所示。

圖2

機床模型組件導入至VERICUT7.2軟件中后，就可以根據HPM1150機床的實際狀態在VERICUT7.2軟件中去建立仿真機床模型，首先在“控制”選項里為機床選擇控制系統，HPM1150五軸聯動加工中心的系統為 HEIDENHAIN iTNC530系統，然后在“機床”選項里選擇機床的型號，接著在“Base(000)”選項下面去分配X/Y/Z各線性軸及A/C各旋轉軸。首先來建立Y線性軸，仍然是選中“Base(000)”選項，點擊鼠標右鍵，在右鍵選項里選擇“添加”→“Y線性”，這時候在項目樹里“Base(000)”下面就建立了一個“Y(0，0，0)”的線性軸，把上面導入至VERICUT7.2軟件中代表機床Y軸的組件剪切拷貝至“Y(0，0，0)”的線性軸下面，至此，就把仿真機床的Y軸建立好了。如圖3所示，可以打開“項目”菜單下的“手工數據輸入”選項來檢查一下是否成功建立了Y線性軸，如圖4所示。

圖3

圖4

上面介紹了 Y線性軸的建立方法，由于HPM1150五軸加工中心的結構是Z軸附屬在Y軸之上，A旋轉軸附屬在Z軸之上，主軸附屬在A軸之上，所以在VERICUT7.2軟件中建立Z線性軸的時候仍然要讓它附屬在Y線性軸之下，把A旋轉軸附屬在Z軸之下，把主軸附屬在A旋轉軸之下，同樣的辦法去建立X線性軸和C旋轉軸，把機床的其他不做仿真運動的組件一同放在 Other(0，0，0)選項下面，圖5所示是建立好的HPM1150五軸加工中心仿真模型的各線性軸和旋轉軸。

圖5

3.SIEMENS NX8.5軟件與VERICUT7.2機床仿真軟件的無縫連接

由于VERICUT7.2仿真軟件本身建模功能的局限，所以更習慣把CAM軟件中的刀路軌跡模型直接導入至VERICUT7.2仿真軟件中，這樣就可以不用再在VERICUT7.2仿真軟件中去建立仿真加工零件的模型，從而提高的工作效率，下面來具體講解一下實現SIEMENS NX8.5軟件與VERICUT7.2機床仿真軟件無縫連接的方法。

(1)建立新的環境變量。要想實現SIEMENS NX8.5軟件與VERICUT7.2軟件的無縫連接，需要建立新的“環境變量”，在電腦桌面上右鍵“我的電腦”選屬性→高級→環境變量，打開“環境變量”對話框，新建表2中的幾個環境變量。

表2 NX8.5軟件與VERICUT7.2軟件無縫連接所需的環境變量

注:表2中的變量名是固定不變的，而變量值的盤符是根據VERICUT7.2軟件安裝的具體位置而定的，如果VERICUT7.2軟件安裝在了C盤，那么變量值的盤符就是C。另外，如果安裝目錄X:ProgramFilesCGTechVERICUT7.2.1windows xNX8.5里沒有 NX8.5文件夾，可以把里面的NX8.0或NX7.0復制出來重命名為NX8.5，再把此文件夾重新拷貝至原來的位置即可。如果安裝的SI-EMENS NX軟件是其他的版本，那么在UGII_VENDOR _DIR變量中，變量值接口指向相應的NX版本接口文件即可。

所需的環境變量建立好之后，確定，關閉環境變量對話框，打開的SIEMENS NX8.5軟件，進入“加工”模塊，這時候，在“工具”下拉菜單里會有“VERICUT”選項，在工具條圖標欄里會出現“VERICUT”快捷方式圖標，如圖6所示。

圖6

(2)在NX8.5軟件中建立加工模型并直接導入至VERICUT7.2仿真軟件中。在SIEMENS NX8.5軟件中做好刀路軌跡以后，點擊NX8.5軟件工具條圖標欄里的“VERICUT”快捷方式圖標，打開“VERICUT Interface”對話框，如圖7所示。

圖7

在“VERICUT Interface”對話框里，在“Active Program Group(s)”選項里顯示了工位的加工程序，可以對這些內容進行增減，在“選項/幾何體”下面的選項里可以選擇加工部件，設置毛坯，指定檢查體和部件的位置 (即是指定部件的加工坐標系)，在“NC Program File(s)”選項里選定通過后處理文件生成的加工程序/子程序，上面的選項設定好之后，點擊對話框下面的“Output and Run”選項，就可以直接打開VERICUT7.2軟件，在NX8.5軟件中建立的模型、毛坯、坐標系以及刀具等都會直接在VERICUT7.2軟件中顯示出來，如圖8所示。

圖8

模型文件導入VERICUT7.2軟件中后，還需要在左側的項目樹中指定機床的控制系統，這里選擇HEIDENHAIN iTNC530系統，然后選擇機床，這里選擇HPM1150五軸加工中心。

4.仿真加工方法及步驟

這里以上一步導入VERICUT7.2軟件中的葉輪模型為例來。模型從NX8.5軟件中導入過來以后，首先在項目樹里配置機床系統，然后選擇機床，在Fixture(0，0，0)/Stock(0，0，0)分支下會自動顯示從NX8.5中導入的模型，在“坐標系統”分支下可以建立多個坐標系，在“G代碼偏置”分支下添加“程序零點”，然后對程序零點進行配置，針對不同結構的機床選擇不同的配置方式，這里根據HPM1150加工中心的結構，選擇從組件 (A旋轉軸)到坐標原點 (Stock _origin)的配置方式，也可以在此選項里靈活的調整坐標原點的位置，如圖9所示，接下來來添加刀具，如果項目是通過NX8.5與VERICUT7.2無縫連接建立起來的，那么在NX8.5中所用的刀具會自動加載到VERICUT7.2中來，也可以打開“刀具管理器”自己建立刀具，如圖10所示，最后來添加數控程序及子程序。至此，完成了仿真前的所有準備工作。

圖9

圖10

當工位的各個節點配置完成好之后，重置模型，接著就可以對零件進行仿真加工，如圖11所示。

圖11

5.結語

利用VERICUT軟件對機械零件進行仿真加工，能幫助驗證并優化數控加工程序，避免機床碰撞工件或夾具，延長刀具壽命，消除零件試切。另外，把SIEMENS NX8.5軟件與VERICUT7.2機床仿真軟件進行無縫連接，可以把NX8.5中的模型、坐標系、刀具等信息直接轉換到VERICUT7.2機床仿真軟件中，這就在很大程度上縮短了編程的輔助時間，提高了數控機床的加工效率，從而縮短生產周期，降低生產成本，為企業創造更多的經濟效益。