毕业设计94外椭球面造型铣削UG编程及Vericut仿真.doc
毕业设计94外椭球面造型铣削UG编程及Vericut仿真
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毕业设计94外椭球面造型铣削UG编程及Vericut仿真,机械毕业设计论文
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目 次 1. 引言 1 2. 并联机床的发展过程及其结构特点 2 2.1 BJ 04 02（ A）并联机床的结构特点 3 3. UG软件的功能特点及外椭球面的 CAD造型和 CAM制造 4 3.1 UG 软件的功能和特点 5 3.2 UG 软件在我国的应用 7 3.3 利用 UG 软件 的 CAD 模块的建模过程 7 3.4 利用 UG 软件的 CAM 模块进行加工仿真 15 4. VERICUT 的特点及仿真 2 4 4.1 VERICUT 的特点及运用 24 4.2 仿真过程及步骤 26 5. 加工过程机床的操作 39 结论 40 致谢 41 参考文献 42 附录 A 43 nts1. 引言 机械制造行业在当今，可以说是整个社会经济的命脉，涉及到我们生活的每一个角落；所以，机械行业生产技术水平的提高，决定了社会进步的步伐。传统的机械单独加工，显然已经不能满足社会发展的需要，近年来，随着电子、计算机、机械等方面技术飞跃发展，以及它们相互 之间技术的紧密结合，出现了许多性能先进的加工中心，把机械制造的水平提高到了前所未有的高度。但是随着竞争的日益激烈，人们又发现，光有先进的加工技术还不够；因为，一个产品的开发它有很多的工序，从构思、设计、定型到加工及最后的批量生产，中间的每一道工序都必须衔接紧密。还有就是为了降低成本，缩短产品的开发周期，生产厂家都希望产品的开发能一步到位，避免样品制造的浪费和开发周期的延长。如果可以在样品生产之前就能很好的了解它的性能、结构、外观等参数，发现在加工过程中有可能出现的问题，这样就可以大大降低成本了。 现在我们可 以通过软件来很好的解决这个问题，由美国 EDS 公司开发的 UG软件就是一种功能强大的集建模、加工、仿真等模块于一体的综合软件之一。先建立模型，再转入加工，我们可以根据机床和材料的要求来设置参数，模拟加工自动生成数控程序；最后进行三维的动态仿真，观察加工过程。同样也可以把自动生成的程序，转入到专门的仿真软件，比如 VERICUT 可以优化程序达到更好的效果。 在加工方面可以使用先进的加工工具，比如大型的加工中心、并联机床等，通过整体全过程的紧密配合来缩短周期，降低成本。于是软件和硬件的综合运用在现代制造行业中显得尤为 重要并有非常重大的意义。 2. 机床的发展过程及并联机床的结构特点 机床是制造产品的机器，或称之为工作母机，是装备制造业的核心设备。自18 世纪英国工业革命以来，机床经历了三个重要的发展阶段。 第一个阶段是天轴集中传动。由蒸汽机或直流发电机 电动机组集中提供能源，通过带传动和厂房中架空的天轴传动系统，将旋转运动和动力输送到每台设备，然后借助多级塔轮进行变速。动力源的初步解决，促使机床的加工范围从nts车削和钻削发展到铣削、磨削、齿轮加工等不同的工艺方法，从而使手工作坊转向机械工厂。这种趋势一直延续到 20 世纪 20 年 代，形成了近代金属切削机床体系和机械制造工业。采用天轴集中传动，单台机床不能独立工作，车间显得拥挤、昏暗和嘈杂。 交流电机的问世，使机床进入了第二个发展阶段。机床开始由一台或多台交流电动机驱动，通过齿轮变速使机床主轴和进给部件获得所需的速度和功率。直到今天为止，这类机床仍在工厂中普遍使用和继续生产。 交流电动机的使用，不仅大大提高了机床的切削功率、速度、和加工效率，还引发了机床机械化和自动化的迅速发展。机械、电气和液压技术相结合，出现了以加工汽车零件为代表的组合机床自动线。使大批量生产的自动化水平再 20世纪 60 年代达到了顶峰。 第三个阶段是机床的数字控制和信息化。 1954 年，美国麻省理工学院研制成功第一台数控机床，将计算机技术和电子技术与机械加工过程联系起来，机床的运动由机械传动和凸轮控制开始转变为伺服驱动和数字控制。采用交流或直流调速以及伺服驱动代替齿轮变速，大大简化了机床的机械传动系统。特别是 20世纪 70 年代，出现了加工中心，将不同的加工工艺方法集成到一台集成到一台集成上，促使数控机床在工业中获得普遍运用，成为当前机床工业的主流产品。 新一代机床的发展趋势是进一步满足超精密、超高速、激光和细微加工等新工艺 提出的高性能和高集成度的要求。于是并联机床迅速得到了广泛的发展。 并联运动机床是以空间并联机构为基础，充分利用计算机数字控制的潜力，以软件取代硬件，以电气装置和电子器件取代部分机械传动，使将近两个世纪以来以笛卡儿坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理发生了根本变化。 传统机床布局的基本特点是以床身、立柱、横梁等作为支承部件，主轴部件和工作台的滑板沿支承部件上的直线导轨移动，按照 X、 Y、 Z 坐标运动叠加的串联运动学原理，形成刀头点的加工表面轨迹。 并联运动机床布局的基本特点是，以机床框架为固定平台的若干杆件组 成空间并联机构，主轴部件安装在并联机构的动平台上，改变杆件的长度或移动杆件的支点，按照并联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹。 由于并联运动机床结构以桁架杆系代替传统机床结构的悬臂梁和两支点梁nts来承载切削力和部件重力，加上运动部件的质量明显减小以及主要由电主轴、滚珠丝杆、直线电动机等机电一体化部件组成，因而具有刚度高、动态性能好、机床的模块化程度高、易于重构以及机械结构等优点，是新一代机床结构的重要发展方向。 2.1 BJ 04 02（ A）并联机床的结构特点 我校于 2004 年购买的 BJ 04 02（ A）并联 机床是由机床本体机械部分和计算机与电器控制部分组成主要性能指标如下： 工作空间： 400mm*150mm 伺服驱动电机： 6*1.5KW 电主轴： 6KW， 100r/min 6000r/min 空间精度： 0.025mm 重复定位精度： 0.005mm 最高移动速度： 6000mm/min 2.1.1 机床的机械部分 机床运动部件为六自由度交叉型 Stewart 机， ,通过两个立壁支撑其定平台 ,以保证运动平台上的电主轴带动刀具旋转，以完成固定于工作台上的工件的加工(铣，钻，磨和其它适合的加工 )。 带动平台运动交叉型 Stewart 机构与非交叉型机构相比，具有机构刚度更大的特点。其六个支路的变长杆分别通过 2 自由度虎克铰与定平台相连，通过 3自由度球铰与动平台相连而组成 Stewart 并联机构。通过伺服电机带动每个支路中螺距为 6mm 的滚珠丝杆驱动螺母移动实现杆长的变化，每台伺服电机的功率为1.5KW，最高转数可达 3000r/min。该电机为美国 KOLLMORGEN 公司生产。固定于动平台上带动刀具转动的恒转矩为 9.5NM 的电主轴，功率为 6KW，最高转速可达6000r/min。 机床的定平台为铸钢件，两立壁和工作台为铸铁件，为提高其 支撑刚度，这些铸件的壁厚其做了相应的加强。 刀柄采用 BT40 标准锥柄。由于电主轴功率的限制，当铣削钢件时，刀具直径不宜大于 16mm。刀具为液压装夹，因而该机床专门配备了一个小型液压系统，同时还可以完成滚珠丝杆润滑的功能。电主轴的冷却与刀具切削冷却却合用了一nts个冷却系统。 2.1.2 机床的电器部分 机床电器主要分为主计算机、伺服系统、 PLC 和主轴系统以及其它的辅助功能，实现完整的加工过程自动化。 主机是数控系统的核心，它提供了数控系统的用户界面、编制和编译数控代码、模拟刀具的切削运动轨迹，协调、监控运动控制 卡和 PLC 的运动等功能。此外，主机可用于传递加工文件和工艺文件的数据。 伺服系统采用美国 KOLLMORGEN 系统，系统具有良好的稳定和精度。KOLLMORGEN 提供的 SERVOSTAR MC 运动控制器建立在标准 SERCOS 数字通讯的基础上。 SERVOSTAR MC 多轴运动控制卡插在工控机的 PCI 插槽上，通过两根光纤与伺服电机驱动器建立 SERCOS 环而进行通讯，用光纤进行通讯，屏蔽性好，不易受环境干扰，大大了用电缆时的连接线路。 MC 卡主要用内置的 586 专用 PC 卡、24M 的闪盘、 16M 的 RAM、一个双端口 RAM、 I/O 控制器。双端口 RAM 是与主 PC机通讯的快速通道。 I/O 控制器提供强大的 I/O 支持，有 40 多个 I/O 接口。每根轴另有 4 个 I/O 口与系统相连。 MC 卡上的两个 PC104 插槽，可以根据用户需要进行 I/O 扩展。 PLC 是机床电气控制的核心，它接受从主机传来的辅助控制指令（数控代码的 M 指令），并控制机床辅助设备相应动作。它还通过主轴变频器控制电主轴工作。并联机床在工作中还需要 PLC 监控不同电器元件之间的逻辑关系以及诊断机床的各种故障。 变频器主要控制主轴转速，和监控主轴运转情况。因为采用了 V/F 类型的变频器，因 此切削钢件时，主轴的转速不能设置过低，建议采用硬质合金刀具，最大切削量为 1mm，以防止主轴堵转，出现“打刀 ” 现象 ,转速可设定为1200r/min 1500r/min。 3 UG 软件的功能特点及外椭球面的 CAD 造型和 CAM 制造 在信息产业不断发展的今天多种小批量生产以成为电子行业的主流，经济和社会的高速发展及市场竞争的日益激烈，要求企业有更加敏捷的市场响应速度和高品质的产品。特别是在轮机工程中大量使用的轮机叶片件，由于它自身所特有nts的结构、工艺、特点、采用传统的设计、制造其尺寸精确性不仅难以得到有效的保证，而且生产 周期较长，以不能满足当今经济发展和市场竞争的需求。需要解决这一问题，就必须引进先进的数控设备并采用 CAD/CAM 技术。随着曲面加工设备，如加工中心等数控设备的不断引进，数控设备的工作效率加工范围与手工编程之间的矛盾越来越突出。为了解决数控机床自动编程的急需，提高加工现代化的水平，我们开展了 CAD/CAM 软件在弧型零件中的应用研究工作，并成功实现了CAD-CAM-NC 机床 -零件之间的连通。 Unigraphics（简称 UG）是 由美国 EDS 公司开发的机械设计集成化软件是集 CAD/CAE/CAM 一体化的三维化软件 、 一种以 CAD/CAE/CAM 一体化的机械工程计算机软件。它具有高性能的实体造型能力，及方便的图形显示及编辑能力。 具有功能强大、性能稳定、兼容性好、交互性强等特点是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，该软件以其卓越的性能而广泛的应用于航空、航天、造船、汽车等需要产品设计开发的领域，迄今为止，世界 500 强中的 GM 公司大约装有 16000 套 UG 软件用于其产品的开发。在我国该软件也大量运用于几乎所有产品的开发与技术创新领域。 3.1 UG 软件的功能和特点 UG 环境 EDS UG 是一交互式 CAD/CAM 系 统。 UG 的 CAD 功能是提供标准工程技术、设计、画图、建模、分析等；而其 CAM 功能是在完成设计以后， UG 的制造模块可以输入制造信息，诸如刀具直径、切削用量、主轴转速、切削速度等，自动生成刀具位置源文件（ CLSF）。通过通用的后置处理器，可驱动任何数控机床，将零件加工出来。 UG 是一个全三维、双精型系统。它允许精确地描述任何几何形状，可设计、分析和生成产品图。所有 UG 的 CAD/CAM 功能都是通过一系列菜单的选择和提示信息与用户提供交互式的（ 1.0 版本以后的 UG 软件是采用图标 ICON 与用户交互的）这种形式的接口使 UG 十分容易掌握，用户不必另外学习任何特别的计算机语言，菜单的选择和提示信息都是标准的工程术语。 3.1.1 绘图模块的特点 UG 用功能很强的核心模块（即曲线和曲面生成模块）和之相辅的二次开发工具 GRIP（图形交互编程语言），容易产生解析和非解析的曲面 在视图显示上，可以灵活地根据需要选择视图的数目和种类，最多时可多nts达 6 个视图。除常见的平面视图外，还包括轴测图，直观、形象。另外 UG 在造型画图上的优势还在于它只在一个视图上工作（对点、线等造型），其它视图上会自动生成相应的投影几何形状。它还可以通过一些模块，如 B 样条来对曲线、曲面进行修剪、拼凑等操作从而达到用户所需之造型，而且省时、准确。 UG 在造型后最终产品图是全三维的，这在工程上，如飞机外形设计、汽车外形设计、涡轮外形设计、汽缸设计等复杂的三维造型，也很容易完成。它可以通过特殊的曲面、曲线模块伴以工作坐标系的旋转，变换来完成三维制图。二维绘图部分可以将三维实体模型直接传送到二维不同的视图中。能直接对实体做旋转、剖切和阶梯切，产生剖面图，增强了工程图绘制的实用性。 具有良好的二次开发工具 GRIP，用户能增加一些程序来补充菜单操作的不足。它是一种类似 FORTRAN 的高级语言，具有对 UG 各模块进行操作的语句。用户可以运用 GRIP 语言建立和发展几何图形，可用程序控制方法执行一些复杂或重复的操作，将交互操作转化成批处理。 造型中的辅助功能，如标注尺寸也很简单。它通过系统本身的存储相对应的选项稍加修改，辅以鼠标操作。可以自动生成多样尺寸、尺寸的格式可以根据用户的需要来更正、变换、并保证符合标准。此外，较复杂的行位公差也能标注。 3.1.2 制造模块的特点 该模块具有 2.5 5 轴的数控加工能力，可以直接加工实体造型模块生成的任何实体模型。它能自动检测碰刀、避免过切、可进行加 工过程的动态仿真及加工路径模拟校核，能给出加工方向，并考虑生成最佳走刀轨迹。加工曲面表面光顺，只要给定刀痕高度，可自动确定刀具走刀路径和尺寸。同时还具有通用性及强的后置处理程序，能生成西门子、法兰克、辛辛拉提等 80 多种数控机床控制系统的 G 代码程序，驱动机床动作，真正实现 CAD/CAM 集成制造。 UG 的加工制造模块功能及强，它在航空制造业和模具制造业已有十几年成功应用经验，是其它应用软件无法比拟的。 值得一提的是 UG 的 VERICUT 分模块，它是一个动态仿真软件包，可以对在原始材料上的刀具轨迹作艺术化的描述，可 以用全动态的着色图显示加工过程，在屏幕上真实的再现工件毛坯的金属切削过程，用来对 NC 刀具轨迹进行动态操作及检验用户可自行定义加工坯料及其尺寸、位置和方向，还可以坯料的夹nts具或固定装置实际上 VERICUT 是一个比较完善的仿真器。 3.2 UG 软件在我国的应用 Unigraphics 软件起源于美国麦道飞机公司集世界一流的设计、工程及制造系统的 UG 软件，自 80 年代后期引进我国以来，已广泛应用于航空、航天、汽车、通用机械、模具等领域，截止 2004 年 4 月底我国 UG 软件用户已达到 18900家，总装机量为 63500 台套。 3.3 利用 UG CAD 模块的建模过程 下面我就 UG 软件在此次设计过程中的应用及其外椭球面的建模成型过程做一个详细的介绍，首先打开 UG 软件再点击“新建部件文件”图标如图 3.3.1 图 3.3.1 弹出如下对话框如图 3.3.2 所示， nts 图 3.3.2 选择公制即毫米，在输入新部件名称后单击“ OK”键确定。 利用 UG 软件进行建模， 首先点击“建模”图标如图 3.3.3 所示，进入建模模块。 图 3.3.3 nts在建模模式下首先建立一个长方体模型，点击长方体模块如图 3.3.4 所示。 图 3.3.4 马上弹出如图 3.3.5 所示对话框， 图 3.3.5 分别在 XC、 YC、 ZC 中分别输入 100、 100、 35 先建立一个长 100 毫米、宽100 毫米、高 35 毫米的长方体作为基体，在次再次把模型转化成线框图。再点击“插入”菜单如图 3.3.6 所示对话框， nts 图 3.3.6 单击“椭圆”图标，弹出点构造器对话框如图 3.3.7 所示， nts图 3.3.7 分别在 XC、 YC、 ZC 出输入 50、 50、 30，鼠标左键单击“确定”键，弹出如图 3.3.8所示对话框； 图 3.3.8 输入图中所示的数值，建立半个椭圆再插入直线把两端点连接起来，形 成一个封闭的几何体；再点击如图 3.3.9 所示旋转图标，通过旋转草图来形成一个外椭球面， 图 3.3.9 在弹出的回转体对话框中选择曲线特征，并用鼠标点击准备旋转的曲线，在回转体对话框中输入数值如下图 3.3.10 所示。 nts 图 3.3.10 按下“确定”键后，弹出如图 3.3.11 所示对话框 图 3.3.11 选择“轴和角”后弹出如图 3.3.12 所示矢量构成对话框在“自动判断的矢量”栏中，直接点击“ XC”弹出如图 3.3.13 所示对话框， nts 图 3.3.13 分别在 XC、 YC、 ZC 后输入 50、 50、 30 按下“ 确定”键，紧接着又弹出布尔操作对话框如图 3.3.14 所示 图 3.3.14 点击“并”集，使的新创建的实体与原来的基体合并为一个实体。线架图如图 3.3.15 所示，点击图中的实体转化标记转换成实体图如图 3.3.16 所示，完成建模工作。 nts 图 3.3.15 图 3.3.16 实体建模完成之后再转入到工程制图模块进行字的编辑，运用“文字编辑器”nts在模型上写下“淮工”二字如图 3.317 所示。我们现在可以看到字在模型的底部，在加工的过程中我们将用投影的方式把字刻在外椭球面上，但是在实际的加工过程中由于刀具的直径太 大，再加上外椭球面的曲率过大和表面的光滑度太高，在切削的时候电机的主轴冒烟，并且伴有很大噪音。考虑到继续加工下去很有可能将会损坏机床，于是决定停止加工；所以，现在我们只能看到写出的部分字迹，这是一个非常遗憾的结果；所以，我也就不详细介绍这一部分的过程了。 3.4 利用 UG 软件的 CAM 模块进行加工仿真 首先我们需要把 CAD 模块下建立的模型转换到 CAM 模块之下，在完成建模之后直接点击“应用”菜单弹出下拉菜单后点击如图 3.4.1 所示的图形 图 3.4.1 在进入加工模式下后我们第一步需要建立加工坐标系步骤如下 ：先激活几何视图，再打开操作导航器如图 3.4.1 所示双击“ MCS MILL”建立加工坐标系， 图 3.4.1 弹出如图 3.4.2 所示对话框点击“构造坐标系”弹出“ CYSC 构造器”，分别nts在 X 增量、 Y 增量、 Z 增量内输入 50、 50、 55，把坐标系建立在工件的最高点，这样做便于在模拟仿真的过程中设置参数。连续点击两次“确定”键，图 3.4.2 图 3.4.3 图 3.4.3 nts坐标系建好之后，我们接着建立工件毛坯，还是在“操作导航器” 里面双击“ WORKPIECE”如图 3.4.4 所示， 图 3.4.4 弹出如图 3.4.5 所示的“ WORKPIECE”对话框，先激活“部件”再点击“选择”在弹出的“工件几何体”对话框下选择建立的几何模型，再确定。 图 3.4.5 回到“工件几何体”对话框下选择“隐藏”图标，再点击“选择”弹出“毛坯几何体”选中“自动块”确定后你就会看到工件上有一个白色的线框，这就是 nts工件的毛坯形状；再按连两个“确定”我们就成功的建立了毛坯料如图 3.4.6所示图 3.4.6 接下来建立刀具，点击如图 3.4.7 所示下拉菜 单， 图 3.4.7 点击“创建刀具组”图标开始建立刀具，弹出“创建刀具组”对话框，选择“ mill-contour” 名称为 T01，确定后弹出“刀具参数设置”对话框，照如图 3.4.8所示输入刀具参数 nts 图 3.4.8 图 3.8.9 设置刀具参数，确定后成功建立第一把刀，名称为 T01。用同样的方式建立第二把刀具，选择球头刀，命名 T02，刀具参数照如图 3.8.9 所示，用同样的方式建立直径为 4 的键槽刀。 刀具创建结束后就要创建操作了点击“创建操作”图 标如图 3.8.10 所示 nts 图 3.4.10 弹出“创建操作”对话框，选择图中的切削方式，刀具名称选 T01，加工方式选择“ MILL-ROUGH”确定后弹出“ CAVITY MILL”对话框，参数的设置如图3.8.11 所示 图 3.4.11 点击“避让”弹出安全平面对话框，选择“指定”弹出 “平面构造”对话框，先点击“选中的约束”，再点击如图 3.4.12 所示的红色的平面，偏置距离设置为“ 25”连击两次“确定”回到“ CAVITY MILL”对话框。 nts 图 3.4.12 再设置进给率，弹出“进给和速度”对话框参数设 置如图 2.4.13 所示，进给栏中“剪切”设置“ 500”，点击“机床”弹出如图 3.4.14 所示的对话框 。 图 3.4.13 图 3.4.14 nts在“运动输出”栏选择“仅线性的”确定后选择“部件 /选择”再选择工件；再选择“切削区域 /选择”之后选择外椭球面和块体的接触面；接下来就可以生成刀具轨迹曲线了，点击“确定”后再把“显示参数”对话框中的所有选项都取消，就可以接着生成曲线了，生成的曲线如图 3.4.15 所示 图 3.4.15 再点击“仿真”弹出“刀具轨迹可视化”对话框，进入三维动态“ 3D 动态”点击“播放”结束后就可以看到如图 3.4.16 所示的形状。 nts 图 3.4.16 接着进行第二到工序即外椭球面的精加工基本步骤和粗糙加工基本类似，只是加工类型和加工精度不同，这次要求选择精加工。仿真结果如图 3.4.17 所示图 3.4.17 在这里我们可以看到在外椭球面的周围有一个由于加工所引起凹痕，为了使得工件更加美观于是安排了第三道加工工序，其基本步骤与前两次大致相同，不过这次采用平面铣削方式。 nts 在加工仿真结束后 ，我们还要把自动生成的加工程序，调出保存，并且进行相应的后置处理，为后面的 VERICUT 仿真提供原程序。（生成的部分程序和后置处理后的部分程序见附录） 4. VERICUT 的特点及仿真 在 UG CAM 的环境下模拟仿真后我们再把程序掉入 VERICUT5.3 是进行数控程序模拟、仿真、验证和优化程序并检查在 CAM 的模拟仿真中是否有错误。借此机会，我先向大家大概的介绍一些关于 VERICUT5.3 的特点及使用情况。 4.1 VERICUT 的特点及运用 VERICUT 是美国 CGTECH 公司开发的世界上最先进的数控仿 真加工软件，该软件自 1988 年问世以来，一直与世界先进的制造技术保持同步，始终服务于制造业，在航空航天领域得到了广泛的应用，特别是在结构复杂的零件和高精密零件 (如透平机械零件 )加工领域，已经成为企业生存和发展不可或缺的动力。VERICUT 不但可以提高零件的试切的成功率，减少废品，也可以模拟机床加工零件，避免机床碰撞事故，同时还可以对程序进行优化，提高生产效率，提高零件表面质量。 VERICUT 在帮助我们企业降低生产成本的同时，也缩短了产品生产周期，从而增强了企业的竞争力。 VERICUT5.3 是进行数控程序模 拟、仿真、验证和优化的软件，可在 WINDOWS和 UNIX 环境下运行。它可以替代用户检验 NC 程序运行过程，从而减少了零件的重复试切，避免了因出现废品而造成的损失。 VERICUT5.3 可以优化数控程序，生成高效的刀具路径，在节省大量时间的同时，还可以加工出高质量的表面。VERICUT5.3 运用 G 代码或 CAM 原程序模拟铣削、钻孔、车削、线切割和铣 /车加工，其主要功能包括以下几个方面。 4.1.1. 刀具路径回放 数控编程者可用“刀具路径回放”功能，回放模拟刀具路径的关键部分。用户可在同一界面里同时看到刀具运动和 NC 程序代码（ G 代码或 CLS 文件）从而对程序中的错误进行及时、有效的修正。 4.1.2. 客户化用户界面 用户应用“客户化用户界面”功能创建或修改用户界面。该功能对于车间nts编程或模具加工等专业化加工非常有效。它能帮助用户更方便地进行 NC 程序验证，使 VERICUT 更加易学易用。 4.1.3. 曲线拟合 曲线拟合可以提高零件的表面加工质量，缩短加工周期，这就是人们常说的“预处理器”，即读取一条程序，检测一系列的平面运动，在用户给定的公差范围内，在加工主平面上，用光顺的圆弧替代直线段运动，同时生成一个新的刀路文件。 曲线拟合缩减少或消除了同一线上的线性运动，缩短了程序文件。这一功能可应用于整个数控程序，也可用于特定刀具程序的拟合。 4.1.4. 连续切伤检查 高级模块 AUTO-DIFF 是 VERICUT5.3 中另一种验证加工零件的方法，它将模拟加工后的模型与设计模型进行比较，进而检验加工精度。该功能可将设计模型嵌入毛坯料中，当刀具切削设计模型超过用户设置的公差范围时 VERICUT5.3 就会自动生成错误报告并高亮显示切伤处。 4.1.5. 视角比较器 不同的圆弧格或长方格布图可附于 VRICUT 视图中，用户可对其进行尺寸 快速测量。视角比较器可根据当前的视图自动调整格子尺寸，同时用户也可以控制格子的形式显示。 4.1.6. 支持 DXF 格式文件和螺纹加工模拟 用户在刀具库中创建刀具时， VERICUT5.3 版本支持输入 DXF 格式文件。同时 VERICUT5.3 版本也能够模拟螺纹车削。 4.1.7. MASTERCAM 界面 VERICUT5.3 版本提供了新的 MASTERCAM 界面。应用 MASTERCAM 的 C HOOK技术，该界面能够在 MASTERCAM 中运行 VERICUT。在 MASTERCAM 中建立刀具和刀具路径信息后，模型在 保持各自位置和方向的前提下可被自动传入 VERICUT。这样，用户在使用 MASTERCAM 软件的同时应用 VERICUT 验证刀具路径。 我们知道，航空数控技术在一定程度上代表了数控技术发展的最高水平。当前，在航空企业数控加工车间已经形成了一个特定的流程所有设计的产品加工程序必须经过 VERICUT 仿真验证后才能在机床上进行正式产品加工。 在航空行业，很多企业都是 VERICUT 的忠实用户，其中整机生产厂商主要有nts西安飞机工业 (集团 )有限责任公司、成都飞机工业 (集团 )有限公司、沈阳飞机工业 (集团 )有限公司、哈尔滨飞机工 业集团公司、陕西飞机工业 (集团 )有限公司等 ;发动机厂商有沈阳黎明航空发动机 (集团 )有限责任公司、哈尔滨东安发动机 (集团 )有限公司、西安远东公司、西安航空发动机 (集团 )有限公司等。 飞机厂的主要生产加工特点是 :机床精密，毛坯昂贵，零件、工艺、程序复杂。 VERICUT 可以帮助编程工程师验证程序，避免出错，减少工作压力，减轻劳动强度 ;可以保证加工的安全性，避免发生机床碰撞、刀具与夹具或毛坯擦伤甚至刀具的断裂等事故 ;可以突破 CAM 软件的局限性，根据切削余量、切削厚度对设计的程序速度进行优化，提高程序质量和生产效率 ;还可以帮助我们学习有关机床及其控制系统的知识，培训新人。 另外， VERICUT 还广泛地应用在航天、船舶、模具、电子等行业。它以其强大的功能和优质的服务给用户带来了切实的经济效益，已越来越成为数控编程、数控加工不可缺少的工具。 4.2 仿真过程及步骤。 4.2.1. 进入系统 打开“开始”菜单。在“程序 /CGTECH VERICUT5.3/”中选择“ License Server”中“ Start Server”点击，先启动服务器；择“ VERICUT5.3”点击，启动软件出现如图 4.2.1 所示界面 : 图 4.2.1 nts4.2.2 新建项目 点击菜单“ File”中选择“ NEW Session”就新建了一个新项目。 4.2.3 设置单位 点击菜单“ file”中在选择“ Properties”点击，此时出现单位设置窗口界面如图 4.2.2 所示，选择单位 Millimeter（毫米），机床选择（ Mill）铣床，然后点击“ OK”（确定）。 图 4.2.2 4.2.4 定义毛坯 点击菜单“ Model”中在选择“ Model Definition”点击，此时出现定义毛坯窗口界面如图所示，选择有效单元“ Active Component”中的毛坯“ Stock”，毛坯的长是 100mm 宽是 100mm 高是 60mm，然后点击 Add 添加，然后点击“ OK”。可以看见毛坯如图 4.2.3 所示。 nts 图 4.2.3 4.2.5 定义刀具 点击菜单“ Setup”后再选择“ Tool Manage”单击，此时出现刀具管理窗口界面如图 4.2.4 所示 , nts ，图 4.2.4 单击右键，选择“ New Tool”中的“ Mill”单击，右击选择“ Cutter”点击，出现添加刀具窗口如图 4.2.4 所示 图 4.2.5 新建 一把 ID 号是直径是 16mm 的立铣刀（这里的 ID 号一定要是程序里的nts刀号），然后点击“ OK”（确定），就返回到刀具管理窗口，出现刀具预览刀具如图 4.2.4 所示，然后点击关闭将出现窗口提示如图 4.2.6 所示，点击“ YES”后就出现保存的界面，选择保存路径和输入保存名称。然后点击保存“ SAVE”，关闭保存窗口将出现窗口提示如图 4.2.7 所示，点击“ YES”就完成刀具的定义。在通过同样的方法创建 D 为 10mm、 R 为 5mm 的球头铣刀和 D 为 4mm 的键槽刀， ID号分别为 2 号， 3 号。 图 4.2.6 图 4.2.7 4.2.6 定义编程原点 点击菜单“ Crood.system”中在选择“ Define”单击，此时出现定义编程原点窗口界面如图 ?所示， nts 图 4.2.8 选择“ Croodinate System Name”中的“ Opientation1”，再点击“ Location”中的“ Position”的文本框，文本框周围就会有黄色的边框，然后选择编程原点上面中心如图 4.2.9 所示 , nts 图 4.2.9 点击“ OK”完成编程原点的定义。预览刚建的原点是否正确，右 击窗口如图 4.2.10 所示进行操作， 图 4.2.10 就可见原点是正确的如图 4.2.11，仿真加工前把原点隐藏，要不然将会大nts大减慢仿真的速度。 图 4.2.11 4.2.7 选择控制器 点击菜单“ Setup”中的“ Control”选择“ Open”，直接在库里调用已有的控制器在这里选“ cgtech53libraryfan0m.ctl”法兰克 0 的铣床控制器。库里的控制器很多，市面上常用的系统都有，系统也分不同的型号。这要根据自己的机床来选。如图 4.2.12 所示 : 图 4.2.12 nts4.2.8 选择机床 点击菜单“ Setup”选择“ Machine”中的“ Open”，直接在库里调用已有的机床在这里选“ D:cgtech53libraryg3vm.mch”普通三轴立铣机床。库里的机床很多，可以根据实际的机床来选或新建。如图 4.2.13 所示 : 图 4.2.13 4.2.9 调程序代码 点击菜单“ Setup”选择“ Toolpath”中的“ Open”，点击“ Add”来添加加工程序，还要选上程序原点，选择建好的原点。要不仿真不出来。具体如下图 图 4.2.14 nts4.2.10 设置机床运动 点击菜单“ Setup”选择“ Motion”来根据机床的实际参数来设置 G00 的运动速度，在这里设为 4000mm/min，这样才能正确的仿真出实际加工的时间，在这里可以选择任意段程序来仿真，设置在每次出错的地方暂停。具体如图 4.2.15所示 图 4.2.15 4.2.11 开始仿真和结果 点击右下角的播放按钮图 4.2.16 所示，开始仿真。结果如图 4.2.17 到4.2.20，前两道工序所用时间如图 4.2.21 和 4.2.22 所示， 图 4.2.16 nts图 4.2.17 图 4.2.18 nts 图 4.2.19 图 4.2.20 nts 图 4.2.21 图 4.2.22 nts5 加工过程机床的操作 1. 接通机床电源，旋转开关到“ ON”，启动计算机，进入“并联机床操作系统”。 2. 先让机床复位，按下“复位”键，机床自动复位，复位结束后，机床显示“复位正常” 3. 装夹坯料，注意夹具里面尽量不要有铁屑，避免对刀误差，影响加工精度。坯料装夹完成后，开始对刀，把对刀工具装到电机主轴上，在控制面板上按下“换刀”等夹紧后在按一下换刀键。把 一百毫米的量块竖直放在工作台上，通过手轮移动机床，让探头轻轻的接触量块，听到响声后停止移动手轮，机床自动上升刚离开也会发出响声，并自动停下来自动记下该点的 Z 坐标数值，显示在屏幕上。对刀结束后换上刀具，系统可以根据刚记下的数值自动计算出刀具的位置，确定加工坐标系。 4. 把加工处理好的程序从电脑中调入系统编译，编译成功后显示“编译成功”按下“循环启动”按扭后，系统再把编译好的文件重新编译成杆长文件存入六个电机的 MC 卡控制电机，通过控制电机来控制各个轴运动来控制刀具的运动来进行加工。在这要注意在电机主轴开之前打开冷却 液。 5. 加工完毕后取下工件，打扫机床卫生。 nts 结 论 利用功能强大的工程软件，进行机械生产制造的前期准备是非常方便的，从UG 软件在此设计过程中的利用，我们可以看到，从产品的结构、外型到生产的实际加工；都可以直观的展现再我们的眼前，也就是说，在确定产品是否可以批量生产之前，我们不需要任何的成本投入，避免了传统方法，从设计到样品的试制到最后的实验，在批量生产之前要花费大量的人力物力。而且利用软件还大大缩短了产品的开发时间，能够帮助厂家争取时间，从而占有更大的市场。 并联机床的使用可以 提高加工速度和加工精度，提高生产效率和产品的质量，提升产品的市场竞争力。不过也有一些不足，就对我校的并联机床来说，它的性能还不太稳定，经常发生复位异常的现象。相信在不久的将来，
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