VERICUT虛擬加工仿真過程研究

1、vericut虛擬加工仿真過程研究隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，零件的復(fù)雜程度、精度要求越來越高，經(jīng)過軟件自動生成的刀具 路徑處理后，生成的nc程序也更加復(fù)雜。因此，如何保證nc程序的精確性，成為數(shù)擰加工 生產(chǎn)屮的一個難點(diǎn)。虛擬制造技術(shù)正是在這種背景下近年來出現(xiàn)的一種新的先進(jìn)制造技術(shù); 在實際加工過程前，能夠?qū)唧w加工過程進(jìn)行仿真、優(yōu)化，并對虛擬結(jié)果進(jìn)行分析，可預(yù)先 發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)實際加工中出現(xiàn)的問題，以較優(yōu)的加工工藝投入生產(chǎn)。虛擬制造技術(shù)由建模技術(shù)、 仿真技術(shù)、控制技術(shù)及支撐技術(shù)組成。其中，建模與仿真是虛擬制造技術(shù)的基礎(chǔ)與核心。虛 擬制造依靠建模與仿真技術(shù)模擬制造、生產(chǎn)和裝配過程。虛擬加工環(huán)境是進(jìn)行制造過

2、程仿真、 預(yù)測加工問題的前提和基礎(chǔ)。本文將在虛擬制造軟件vericut平臺上，提出建立仿真機(jī)床的方法與過程，并結(jié)合具 體實例，說明在vericut平臺上進(jìn)行虛擬機(jī)床建模的過程。1 vericut主要功能vericut是cgtech公司提供的一種專用于數(shù)掠加工仿真的軟件，具有較強(qiáng)的機(jī)床和 nc程序的仿真功能。其主要功能模塊如下：1) verification：三軸加工驗證及分析。2) optipath：對切削用量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以滿足最小加工時間的目標(biāo)函數(shù)及最大機(jī)床功 率等約束條件的要求。3) model export:從nc刀具路徑創(chuàng)建cad兼容模型。4) machine simulation：

3、提供虛擬機(jī)床及其工作環(huán)境建模功能；解讀可識別的數(shù)控代碼。5) mult-iaxis：卩4軸及五軸驗證。6) auto-diff：實時擦傷檢查和模型分析，并與cad設(shè)計模型相比較。7) machine developerps kit：定制vericut功能，用來解釋復(fù)雜或不常用的數(shù)據(jù)。8) advancedmachine features：提vericut仿真復(fù)雜機(jī)床功能的能力。9) cad/cam interfaces：可從 pro/e、ug、catia 等 cad/cam 系統(tǒng)內(nèi)部無縫運(yùn)行 vericut 010) vericut utilities：模型修復(fù)工具和轉(zhuǎn)換器(包括在驗證模塊巾)

4、。2虛擬機(jī)床的建模虛擬機(jī)床是隨著虛擬制造技術(shù)的發(fā)展而提出的一個新的研究領(lǐng)域,通過虛擬機(jī)床加工系 統(tǒng)可以優(yōu)化加工工藝、預(yù)報和檢測加工質(zhì)量，同吋還可以優(yōu)化切削參數(shù)、刀具路徑，提高機(jī)床 設(shè)備的利用率和生產(chǎn)效率。在虛擬制造軟件的研宂領(lǐng)域中，建模的對象大多是局限于某一種或某一系列的機(jī)床，這 種建模的方法不僅通用性差，工作量大，而且效率不高，影響仿真效果、制造周期和生產(chǎn)成 本。針對不同類型機(jī)床的通用化建模方法是解決問題的必然出路，下面綜合分析機(jī)床的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)，抽象出其功能模塊，總結(jié)出通用性的建模方法。機(jī)床結(jié)構(gòu)分析與模塊分解：常見的數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上主要有床身、立柱、運(yùn)動軸和工作 臺等部件，再配合刀具、夾具和

5、一些輔助部件共同組成。其中床身起到支承和承載機(jī)床組件 的作用；立柱在結(jié)構(gòu)上起到了拉幵加工刀具和工件的空間距離，實現(xiàn)運(yùn)動軸的布局；工作臺 則用來擺放工件，通過夾具等輔助工具實現(xiàn)工件的定位與夾緊。根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可將機(jī)床的 組件劃分為三種類型：通用模塊、輔助模塊、專用模塊。其中，通用模塊是指各類機(jī)床共有 的零/部件，如床身、立柱、工作臺等等；輔助模塊是指刀具、夾具等機(jī)床工具；專用模塊是為特種機(jī)床的特殊零/部件所設(shè)立。在機(jī)床的建模過程中，應(yīng)針對三種不同類型的模塊， 采取相應(yīng)的建模策略，綜合運(yùn)用幾何建模與運(yùn)動學(xué)建模相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。3運(yùn)用vericut進(jìn)行虛擬機(jī)床的建模流程1）準(zhǔn)備工作。明確機(jī)床cnc

6、系統(tǒng)型號、機(jī)床結(jié)構(gòu)形式和尺寸、機(jī)床運(yùn)動原理、各運(yùn)動 軸的行程、機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)以及所用到的毛坯、刀具和夾具等。2）機(jī)床構(gòu)建。軟件中提供了常見的兒種機(jī)床模型，可供調(diào)用，但一般不能滿足需求。此 吋用戶需自己構(gòu)建機(jī)床。3）機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)置。軟件本身提供了幾十種控制系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)實際使用機(jī)床的 后處理系統(tǒng)進(jìn)行選擇，非常方便靈活。如果控制系統(tǒng)不存在，還可以a己定制控制系統(tǒng)。4）建立刀具庫。5）設(shè)罝機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)。4關(guān)鍵問題分析在機(jī)床的建模過程中主要是實現(xiàn)其幾何實體建模與運(yùn)動學(xué)建模。對于實體模型主要完成 機(jī)床的各個模塊的兒何模型及輔助模塊。為實現(xiàn)模擬加工屮的準(zhǔn)確真實性，對于加工屮有影 響的尺寸務(wù)必與機(jī)床實際

7、情況一致。至于其他的部分，可隨意繪制，但最好相近，這樣更形 象逼真。實體模型分為參數(shù)模型和模型文件兩種類型:參數(shù)模型是通過參數(shù)建立的立方體、圓柱、 圓錐等簡單模型，這些形狀提供最短的仿真時間和最優(yōu)化的機(jī)床顯示和消隱。模型文件是通 過其他cad系統(tǒng)建立的（如iges, stl和html文件），這里建議使用stl格式的文件可 使模型更加清晰準(zhǔn)確。對于組件較簡羊的，可以直接在vericut屮組建，若形狀雜可調(diào) 用cad軟件組建，然后輸山cad模型。在vericut中，從基體開始依次添加能夠反映 實際機(jī)床結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)特性的組件，用機(jī)床坐標(biāo)系定位整個機(jī)床，務(wù)必保證在組件各自的機(jī) 床零點(diǎn)位置定義所有組件。

8、在模型轉(zhuǎn)檔的時候，可能引起其位置變化，這樣在vericut中其所需要移動的坐標(biāo)依， 可以由cad軟件的測量功能來求得，所以要用旋轉(zhuǎn)及移動的方式，得到所需要的狀況。5應(yīng)用實例加工如圖5.1所示零件。1、不飱燁吵布房他乃穿峰飫多而.2、承tr 公 ft 尺其余圖5.1加工零件由于零件本身相對簡單，所以采用vericut軟件自帶的三軸銑削機(jī)床樣本即可滿足要求。1）打開 4 文件 4 樣本 4 3_axis_mill_fanuc.vcprojecto2）設(shè)置毛坯尺寸114*114*30,使夾具夾緊毛坯。3）設(shè)置毛坯上表面中心為編程原點(diǎn)。4）設(shè)置刀具庫。本次加工刀具有三把端銑刀：1號刀中30采用刀具半徑

9、補(bǔ)償15、2號刀o 20、3號刀中14。5）添加程序代碼。按照輪廓進(jìn)行編程，g代碼如下：%t1m6g54g90s1000m03g00x70y-70g43h01z50z5g42g01z-10f200 do 1x55y-60y55x-55y-55x55y0go3i-55jog01y39z-5x-14g03x-25.51y32.98r46g02x-39.31y19.94r46g03x-46y8r14g01x-46y-8g03x-39.31y-19.34r14g02x-25.51y-32.98r46g03x-14y-39r14g01x26y-39g03x40y-25r14g01y25g03x26y39r14g40g00z50m05t2m6si 000m03g00x0y0g01z-10z50m05t3m6s1000m03g00x-27.19y 12.68 g01z-3g03x-27.19y-12.68r30g00z50m30%以txt格式保存。6）仿真結(jié)果如圖5.2、圖5.3。閣5.2圖5.36結(jié)語在實際加工過程前，虛擬制造技術(shù)能夠?qū)唧w加工過程進(jìn)行仿真、優(yōu)化，并對虛擬結(jié) 果進(jìn)行分析，