VERICUT虚拟加工仿真过程研究

1、VERICUT 虚拟加工仿真过程研究随着现代工业的发展 ,零件的复杂程度、精度要求越来越高 ,经过软件自动生成的刀具路径处理后 ,生成的 NC 程序也更加复杂。因此 ,如何保证 NC 程序的精确性 ,成为数控加工生产中的一个难点。虚拟制造技术正就是在这种背景下近年来出现的一种新的先进制造技术; 在实际加工过程前 ,能够对具体加工过程进行仿真、 优化 ,并对虚拟结果进行分析 ,可预先发现与 改进实际加工中出现的问题 ,以较优的加工工艺投入生产。虚拟制造技术由建模技术、仿真 技术、控制技术及支撑技术组成。其中 ,建模与仿真就是虚拟制造技术的基础与核心。虚拟 制造依靠建模与仿真技术模拟制造、 生产与

2、装配过程。 虚拟加工环境就是进行制造过程仿真、 预测加工问题的前提与基础。本文将在虚拟制造软件 VERICUT 平台上 ,提出建立仿真机床的方法与过程 ,并结合具体 实例 ,说明在 VERICUT 平台上进行虚拟机床建模的过程。1 VERICUT 主要功能VERICUT 就是 CGTech 公司提供的一种专用于数控加工仿真的软件 ,具有较强的机床与 NC 程序的仿真功能。其主要功能模块如下 :1) Verification: 三轴加工验证及分析。2) OptiPath: 对切削用量进行优化设计 ,以满足最小加工时间的目标函数及最大机床功率 等约束条件的要求。3) Model Export: 从

3、 NC 刀具路径创建 CAD 兼容模型。4) Machine Simulation: 提供虚拟机床及其工作环境建模功能 ;解读可识别的数控代码。5) Mult-iAxis: 四轴及五轴验证。6) AUTO-DIFF: 实时擦伤检查与模型分析 ,并与 CAD 设计模型相比较。7) Machine Developerps Kit: 定制 VERICUT 功能 ,用来解释复杂或不常用的数据。8) AdvancedMachine Features: 提高 VERICUT 仿真复杂机床功能的能力。9) CAD/CAM In terfaces:可从 Pro/E、UG、CATIA 等 CAD/CAM 系统内

4、部无缝运行 VERICUT 。10) VERICUT Utilities: 模型修复工具与转换器 (包括在验证模块中 )。2 虚拟机床的建模虚拟机床就是随着虚拟制造技术的发展而提出的一个新的研究领域 ,通过虚拟机床加工 系统可以优化加工工艺、预报与检测加工质量 ,同时还可以优化切削参数、刀具路径 ,提高机 床设备的利用率与生产效率。在虚拟制造软件的研究领域中 ,建模的对象大多就是局限于某一种或某一系列的机床,这种建模的方法不仅通用性差 ,工作量大 ,而且效率不高 ,影响仿真效果、制造周期与生产成本。 针对不同类型机床的通用化建模方法就是解决问题的必然出路,下面综合分析机床的结构特点,抽象出其功

5、能模块 ,总结出通用性的建模方法。机床结构分析与模块分解 :常见的数控机床在结构上主要有床身、立柱、运动轴与工作 台等部件 ,再配合刀具、夹具与一些辅助部件共同组成。其中床身起到支承与承载机床组件 的作用 ;立柱在结构上起到了拉开加工刀具与工件的空间距离,实现运动轴的布局 ;工作台则用来摆放工件 ,通过夹具等辅助工具实现工件的定位与夹紧。根据结构的特点可将机床的组 件划分为三种类型 :通用模块、辅助模块、专用模块。其中 ,通用模块就是指各类机床共有的 零/部件 ,如床身、立柱、工作台等等 ;辅助模块就是指刀具、夹具等机床工具 ;专用模块就是 为特种机床的特殊零 /部件所设立。 在机床的建模过程

6、中 ,应针对三种不同类型的模块 ,采取相 应的建模策略，综合运用几何建模与运动学建模相结合的方法来实现。3运用VERICUT进行虚拟机床的建模流程1）准备工作。明确机床 CNC系统型号、机床结构形式与尺寸、机床运动原理、各运动 轴的行程、机床坐标系统以及所用到的毛坯、刀具与夹具等。2）机床构建。软件中提供了常见的几种机床模型，可供调用，但一般不能满足需求。此时用户需自己构建机床。3）机床控制系统设置。软件本身提供了几十种控制系统，用户可以根据实际使用机床的后处理系统进行选择，非常方便灵活。如果控制系统不存在，还可以自己定制控制系统。4）建立刀具库。5）设置机床系统参数。4关键问题分析在机床的建

7、模过程中主要就是实现其几何实体建模与运动学建模。对于实体模型主要完成机床的各个模块的几何模型及辅助模块。为实现模拟加工中的准确真实性，对于加工中有影响的尺寸务必与机床实际情况一致。 至于其她的部分，可随意绘制，但最好相近，这样更形象 逼真。实体模型分为参数模型与模型文件两种类型：参数模型就是通过参数建立的立方体、圆柱、圆锥等简单模型，这些形状提供最短的仿真时间与最优化的机床显示与消隐。模型文件 就是通过其她CAD系统建立的（如IGES,STL与HTML文件），这里建议使用STL格式的文件 可使模型更加清晰准确。对于组件较简单的，可以直接在VERICUT中组建，若形状复杂可调用CAD软件组建，然

8、后输出CAD模型。在VERICUT中,从基体开始依次添加能够反映实际 机床结构与运动学特性的组件 ，用机床坐标系定位整个机床，务必保证在组件各自的机床零点 位置定义所有组件。在模型转档的时候，可能引起其位置变化，这样在VERICUT中其所需要移动的坐标值，可 以由CAD软件的测量功能来求得，所以要用旋转及移动的方式，得到所需要的状况。5应用实例加工如图5、1所示零件。E-.ItaiRThSW JTTI- fc图5、1加工零件由于零件本身相对简单，所以采用Vericut软件自带的三轴铳削机床样本即可满足要求。1）打开文件 样本 3_axis_mill_fanuc 、 vcproject 。2）设

9、置毛坯尺寸 114*114*30, 使夹具夹紧毛坯。3）设置毛坯上表面中心为编程原点。4） 设置刀具库。本次加工刀具有三把端铳刀 :1号刀30采用刀具半径补偿 15、2号刀20、 3号刀14。5） 添加程序代码。按照轮廓进行编程,G 代码如下 :%T1M6G54G90S1000M03G00X70Y-70G43H01Z50Z5G42G01Z-10F200 D01X55Y-60Y55X-55Y-55X55Y0G03I-55J0G01Y39Z-5X-14G03X-25 、 51Y32 、 98R46G02X-39 、 31Y19 、 94R46G03X-46Y8R14G01X-46Y-8G03X-39 、 31Y-19、 34R14G02X-25 、 51Y-32、 98R46G03X-14Y-39R14G01X26Y-39G03X40Y-25R14G01Y25G03X26Y39R14G40G00Z50M05T2M6S1000M03G00X0Y0G01Z-10Z50M05T3M6S1000M03G00X-27、19Y12、68G01Z-3G03X-27、19Y-12、68R30G00Z50M30%以txt格式保存。5、3。6）仿真结果如图5、2、图图5、2图5、36结语在实际加工过程前，虚拟制造技术能够对具体加工过程进行仿真、优化,并对虚拟结果进行分