1、1VERICUT 仿真系统在数控加工中的应用【摘要】 本文结合加工实例介绍了 VERICUT 仿真系统在数控加工中的应用，创建了数控磨床的实体模型及待加工毛坯模型，并输入 G 代码对工件进行了模拟加工，以验证其数控程序的正确性。 【关键词】 VERICUT 仿真 创建模型 模拟加工 VERICUT 是美国 CGTECH 公司开发的一种运行于 Windows 或 UNIX 系统的计算机上先进的专用数控加工仿真软件，用于制造业 CNC 数控机床加工仿真和优化。该软件取代了传统的切削实验部件方式，通过模拟整个机床加工过程和校验加工程序的准确性，来帮助用户清除编程错误和改进切削效率1。VERICT 的
2、如下 6 个模块能满足工厂目前各项要求： （1）验证模块 验证模块具有仿真和验证三轴铣床和两轴车床所需的所有功能。可以再 VERICUT 中定义毛坯模型或者从 CAD 系统输入毛坯模型，还可以仿真多个同步运动的刀具。 （2）优化模块 优化模块基于切削条件和需切削材料量自动修正进给率。优化模块可以读入刀具路径文件，可以根据每部分切削材料量的不同，选中符合切削条件的指定最佳进给率。 （3）机床仿真模块 机床仿真模块可帮助用户完成整个 CNC 机床的真实三维仿真，就如2同实际生产一样，同时它还具有最精准的碰撞检测功能。该软件会检测所有机床零件，并模拟运动得出零件间的碰撞和接近碰撞的情况。 （4）多轴
3、模块 随着零件和机加工操作变得越来越复杂，出现错误的机会也会随之增加。设计加工工序时，用户不会拿刀具路径的精度、零件质量和机床及机械工人的安全去冒险。多轴模块可以仿真和验证 4 轴和 5 轴铣和磨削加工的过程。 （5）自动比较模块 而自动比较模块可以把一个表面、一组表面或一个实体模型的外壳与仿真加工后的零件进行比较，通过指定两实体模型的重合比较，可以容易地辨别出擦伤、碰撞或残余的材料，这是检验仿真加工件是否符合设计的一种新的手段。 （6）接口模块 该软件可以从 UG、CATIA、Pro/E 等所有主流三维建模软件的加工模块里直接调用该软件进行仿真和优化。 1、VERICUT 软件的应用过程 V
4、ERICUT 软件在的应用过程分为三部分。 1.1、机床基本组件的创建 在 VERICUT 上建立仿真系统必须构建数控机床组件的实体模型2。为了实现对于复杂轮廓曲线的磨削加工，该仿真过程拟创建三轴联动数控磨床模型。要在 VERICUT 环境中创建磨削机构模型，首先要建立坐标系以及各轴之间的相互关系，然后将各个组件关联到各坐标轴上。 3（1）建立机床坐标系 首先打开 VERICUT 软件，单击组件树 按钮，弹出部件树对话框，如图 1 所示。 选择 Base 并在对话框的工具栏单击上工具菜单中的“添附“选项，可以选择添附各运动轴，添附的组件过程如图 2 所示。 通过组件树菜单，可以确立个部件之间的
5、运动关系。最终建立如图3 所示的组件树结构。通过部件树对话框可以确立各部件之间的依附和运动关系，实现、三轴联动，完成对砂轮进给和摆动的控制。 （2）创建磨床的实体模型 在该系统中，可以通过 UG、Pro/E 等三维软件建立机床几何模型，并导出为 STL 格式，然后通过 VERICUT 提供的图形转换输入接口导入到机床仿真系统中，如图 4 所示，通过 UG 建立实体模型，等待调用。 图 4 创建组件实体模型 本文采用了滑块来实现 X、Y 方向上的运动，采用了圆盘模型来实现C 轴方向的转动。然后依次将各实体模型添附到各坐标轴上，机床模型如图 5 所示。分别包括了底座、夹具、X 轴方向滑块、Y 方向
6、滑块、C 轴关联转盘、以及一个毛坯组件等模型 （3）创建磨削刀具 因为创建的磨削机床机构类似于车削机床的模型，只是加工刀具与数控车床的车刀不同。因此只要根据砂轮的尺寸外形，做出类似于车刀的一个刀具模型，在仿真过程中，给砂轮一个角速度，砂轮模型就能旋转生成一个圆盘状的砂轮，并能很好的完成仿真运动。 4按照按图 6 所示的尺寸关系建立砂轮界面轮廓。 1.2、仿真数控代码的加载 在 VERICUT 仿真软件中，刀具轨迹文件通常划分为两种类型：APT-CLS 刀具轨迹文件和 G 代码刀具轨迹文件。APT-CLS 刀具轨迹文件的后缀名为 tp，通过后置处理转化成一个包含所使用数控机床特定 G 代码格式的
7、文件。 在 VERICT 仿真环境中添加我们所生成的控制刀具轨迹的 G 代码文件，在菜单中选择“数控程序“选项，弹出如图 7 所示对话框，在对话框中，首先选定数控程序类型为“G-代码数据“类型，再单击添加，选择通过区间均匀接触磨削软件所生成的 G 代码文件，文件格式为 mcd。 1.3、机床控制系统的设置 设置好数控机床的组成、结构以及数控代码后，还需给给机床配置数字控制系统，使机床具有解读数控代码、插补运算等功能。VERICUT 软件提供自带 FANUC、SIEMENS、PHILIPS 等多种控制文件的控制系统库，文件扩展名为 ctl。本设计选用软件自带的三轴联动的数控系统进行仿真实现，如图
8、 8 所示。 2、结论 根据上文建立的 VERICUT 仿真系统，进入仿真磨削环境，调入相应的刀具文件、毛坯模型、数控代码，创建仿真环境如图 9 所示。设置好各种加工参数后，输入加工 G 代码，单击开始，即可开始磨削加工的仿真。磨削后的毛坯形状如图 10 所示。 在磨削加工完成以上实例中的毛坯后，利用 VERICUT 软件自带的测5量工具，测量仿真加工后的工件的实际尺寸，并且与理论数据相对比，结果如表 1 所示。 由以上表格中数据可以看到按照实例加工出的模型其最大误差为0.0024mm，基本满足了设计需求，通过 VERICUT 软件，建立了相应的机床实体模型、刀具模型，并加载了工件加工数控代码，通过磨削仿真试验可以验证数控加工代码的正确性，为节约了大量的时间和资金，这对实际生产具有重要意义。 参考文献 1 杨胜群.VERICUT 数控加工仿真技术M，北京：清华大学出版社，2010. 2 阮润玲，唐承统，吕波，窦海霞.基于 VERICUT 虚拟机床的建模技术研究与应用J，设计与研究，2006，15（3）：11-14.
