基于VERICUT數銑仿真加工系統的研究

薛茂超,杜金鳳

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006)

基于VERICUT數銑仿真加工系統的研究

薛茂超,杜金鳳

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006)

數控銑床是一種加工功能很強大的機床，主要采用銑削方式加工工件，它能夠進行平面、曲面、外形輪廓及三維復雜型面的銑削，在數控加工中占據了非常重要的地位.隨著計算機技術的高速發展，仿真加工技術越來越得到廣泛的應用，已經成為數控技術一個非常重要的方面.

數銑仿真；VERICUT；CAXA實體設計；CAXA制造工程師

0 引言

近年來,各大院校都在進行擴招，實訓中的數控機床的數量與實際的教學需求差距很大.數控機床價格不菲，任何一所院校都難以擁有類型比較齊全的數控機床并及時對設備進行更新換代；另外由于學生個人操作失誤引起的設備損壞，以及在實訓當中要損耗大量的材料和刀具等原因，都對學生的動手機會造成影響，導致學生對數控編程和數控加工工藝知識理解得不透徹，教學效果難以保證.

基于以上原因，加強對數控仿真加工系統進行研究，通過構建數銑仿真系統對具體加工過程進行仿真、優化，并對仿真結果進行分析，既提高了學生學習的興趣，也取得了良好的教學效果.

1 虛擬數控銑床的構建

虛擬機床是將實際機床按照實際尺寸進行描繪，按照各部分構件間的邏輯關系和運動依附關系組合而成的機床抽象模型.虛擬機床構建完成后，可以對機床進行簡單的檢測，例如主軸的旋轉運動、工作臺的移動方式等[1]22.本文選用XK713型三軸立式銑床為模型進行仿真機床的構建.

1.1 創建虛擬機床各部分實體模型

選擇用CAXA實體設計建立機床幾何模型，當構建好所有機床主要構件后，將各構件在CAXA實體設計軟件中組裝成一個完整的機床三維模型，分別輸出成STL格式文件，然后等待后面添加使用.

1.2 在VERICUT中構建數控銑床模型

根據XK713型銑床的結構，可以抽象提煉出其主要機械結構包括床身基體、左右運動部件(X軸)、前后運動部件(Y軸)、上下運動部件(Z軸)、主軸部件等幾個部分.根據對銑床機械結構的抽象結果和各結構之間的運動關系及相互位置關系，就能在VERICUT軟件中構建銑床的組件樹以形成銑床的運動學模型，其具體操作步驟如下：

2 虛擬數控銑床的設定

在VERICUT軟件菜單欄中,打開“機床設定”命令:選擇“配置(Setting)”→“機床設定(Machine Setting)”命令，打開“機床設定(Machine Setting)”對話框.

2.1 銑床干涉檢查設置

首先選擇“開機床仿真”的復選框，然后在“碰撞檢測(Collision Detect)”的標簽頁中，選擇“碰撞檢測(Collision Detect)”的復選框.在“忽略在切刀和毛料間的碰撞”下拉列表框中選擇“否”.在“碰撞間隙”文本框中輸入“1”，單擊“設置所有”按鈕，這個參數用于設置兩部件間碰撞檢查的最小距離.

2.2 銑床初始化位置的設置

在“機床設定(Machine Setting)”對話框中，點擊“表(Locations)”標簽，選擇“機床臺面”,在“位置名”的下拉列表框中，選擇“初始機床位置”項目，單擊“添加”按鈕，在“值”文本框中輸入“X-250 Y-200 Z0” ，設置機床的初始位置.

2.3 銑床行程的設置

在“機床設定(Machine Setting)”對話框中，點擊“行程極限”的標簽，選擇“允許運動超出限制”與“超程錯誤”的復選框.

2.4 軸優先的設置

運動軸優先級按默認設置即可.到此，完成機床初始化設置.

3 刀具庫的建立

首先建立一把直徑為16 mm的平底銑刀，BT40的刀柄.在軟件項目樹中，選擇“加工刀具” ，單擊鼠標右鍵，在其下拉菜單里選擇“刀具管理器 ” ，創建直徑為16 mm的平底銑刀，裝夾點設置為“0 0 117”，同時還要再建立一把直徑為10 mm 的平底銑刀.

4 虛擬數控銑床的仿真加工

在完成了虛擬機床的建模和刀具庫建模，就可以在機床上進行數控仿真加工了.

4.1 前期準備工作

打開“vericut”軟件以后，在其上方系統菜單中點擊“配置”→“機床” →“打開”，調出已經建立好的三軸立式虛擬銑床，同樣鼠標雙擊“加工刀具”，調出前面已經建立好的刀具庫.

為了能夠使仿真過程更加逼真，還應該對加工過程中的夾具進行設定.

夾具設置好了以后，銑削加工時要求毛坯上表面超出平口鉗鉗口10 mm，為了能夠使其加工時處在正確的位置，首先應當設定毛坯組件的位置，仿真系統默認的毛坯組件坐標系的原點坐標是(0，0，0)，現將其坐標修改為(0，0，-448).

本文根據數控加工的需要，模型的大小設置為長方體形狀，具體尺寸為80mm×60mm×20mm.

用CAXA制造工程師軟件自動生成的G代碼，不能直接調用到VERICUT系統中進行仿真加工，因為程序當中缺少刀具號和刀補等信息，需要用戶自己動手去修改和添加.

4.2 數控銑床仿真加工

復位后，數控銑床就處在待加工的狀態.通過VERICUT仿真系統右下方區域的仿真控制工具欄，就可以開始進行各種仿真操作了.

如圖1顯示的是仿真加工過程中的一個動畫演示截圖.可以看出VERICUT仿真系統的工作界面中既有零件毛坯加工細節，又有機床整體效果的顯示方式，體現了VERICUT仿真系統相對于其他仿真軟件在加工顯示上的優越性.

圖1 VERICUT系統仿真加工的界面

加工仿真結束以后，VERICUT系統將自動生成文本格式的日志文件(.log)，其內容包括數控加工仿真的過程中所有錯誤、警告以及其他一些信息.對于錯誤與警告可以準確地定位到某一個加工程序段，因為錯誤與警告部分包括：產生加工錯誤的刀軌所用加工刀具、刀軌代碼、所在程序行數，另外通過和“刀具軌跡重放”功能相結合，可以更進一步將圖形顯示區域刀具所處位置與錯誤刀具軌跡對應起來[2]136-137.

4.3 數銑加工仿真系統的實驗驗證

為了充分驗證VERICUT軟件在數銑仿真加工中及應用上的可行性和實用性，用前面進行仿真加工的數控程序在XK713數控銑床上進行了實際的加工.通過詳細對比，兩種結果在尺寸上一樣(如圖2所示)，這就有力地證明了利用 VERICUT軟件系統平臺進行數銑加工仿真是一種有效的辦法.

圖2 仿真加工零件模型的真實零件

5 結語

通過本論文所做的一些研究工作，可以證明VERICUT仿真軟件與CAXA實體設計及CAXA 制造工程師相結合來進行數銑加工仿真是一種可行的方法.從更深的意義上來講，該方法也可用于數控機床的新產品開發上面，可以節省很多試制時間，也節約數控機床的研制費用[3]58.

[1] 薛茂超．基于VERICUT數銑仿真加工系統的研究[D]．南京：南京理工大學，2013．

[2] 楊勝群．VERICUT數控仿真技術[M]．北京：清華大學出版社，2010．

[3] 魏 林．基于VERICUT的數控加工仿真系統的研究[D]．沈陽：沈陽理工大學，2008．

[責任編輯 迎客松]

The Research of NC Milling Manufacture Simulation System Based on VERICUT

XUE Maochao, DU Jinfeng

(XinxiangVocationalandTechnicalCollege,Xinxiang453006,China)

CNC milling machine has strong functions of processing. It mainly uses milling way to process workpiece, and it can be used in milling on plane, curved surface, outline, three-dimensional intricate contour and surface. Nc milling machine has an important position in Nc processing. With the rapid development of computer technology, machining simulation technology becomes more widely used and a very important aspect of Nc technology.

NC milling simulation; VERICUT; CAXA physical design; CAXA Manufacturing Engineer

2015-05-01

薛茂超(1982- )，男，河南封丘人，新鄉職業技術學院講師，主要從事數控仿真研究。

1671-8127(2015)05-0059-04

TG659

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