VERICUT虛擬加工仿真過程研究教學提綱

1、VERICUT虛擬力口工仿 真過程研究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)控加工生產(chǎn)中的一個難點。 虛擬制造技術(shù)正是在這種背景下近年來出現(xiàn)的一種新的先進制造技術(shù)；在實際加工過程前，能夠?qū)唧w加工過程進行仿真、優(yōu)化，并對虛擬結(jié)果進行分析，可預(yù)先發(fā)現(xiàn)和改進實際加工中出現(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)

2、和裝配過程。虛擬加工環(huán)境是進行制造過程仿真、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，提出建立仿真機床的方法與過 程，并結(jié)合具體實例，說明在 VERICUT 平臺上進行虛擬機床建模的過程。 1VERICUT 主要功能 VERICUT 是 CGTech公司提供的一種專用于數(shù)控加工仿真的軟件，具有較強 的機床和 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：對切削用量進行優(yōu)化設(shè)計，以滿足最小加工時間的目標函數(shù)及最大機床功率等約束條件的要求。 3)ModelExport:從 NC 刀具路徑創(chuàng)建 C

3、AD 兼容模型。 4)MachineSimulation：提供虛擬機床及其工作環(huán)境建模功能；解讀可識別的數(shù)控代碼。 5)Mult-iAxis:四軸及五軸驗證。 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)MachineDeveloperpsKit:定制 VERICUT 功能，用來解釋復(fù)雜或不常用 的數(shù)據(jù)。 8)AdvancedMachineFeatures 提高 VERICUT 仿真復(fù)雜機床功能的能力。 9)CAD/CAMInterfaces:可從Pro/E、UG、CATIA等CAD/CAM系統(tǒng)內(nèi)部無縫運行VERICUT。 10)VERICUTUtili

4、ties:模型修復(fù)工具和轉(zhuǎn)換器(包括在驗證模塊中)。 2虛擬機床的建模 虛擬機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，同時還可以優(yōu)化切削參 數(shù)、刀具路徑，提高機床設(shè)備的利用率和生產(chǎn)效率。 在虛擬制造軟件的研究領(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，下面綜合分析機床的結(jié)構(gòu)特點，抽象出其功能模塊，總結(jié)出通用性的建模方法。 機床結(jié)構(gòu)分析與模塊分解：常見的數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)上主要有床

5、身、立柱、運動軸和工作臺等部件，再配合刀具、夾具和一些輔助部件共同組成。其中床身起到支承和承載機床組件的作用；立柱在結(jié)構(gòu)上起到了拉開加工刀具和工件的空間距離，實現(xiàn)運動軸的布局；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)的特點可將機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、夾具等機床工具；專用模塊是為特種機床的特殊零/部件所設(shè)立。在機床的建模過程中，應(yīng)針對三種不同類型的模塊，采取相應(yīng)的建模策略，綜合運用幾何建模與運動學建模相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。 3運用 VERICUT 進行

6、虛擬機床的建模流程 1）準備工作。明確機床 CNC 系統(tǒng)型號、機床結(jié)構(gòu)形式和尺寸、機床運動原理、各運動軸的行程、機床坐標系統(tǒng)以及所用到的毛坯、刀具和夾具等。 2）機床構(gòu)建。軟件中提供了常見的幾種機床模型，可供調(diào)用，但一般不能滿 足需求。此時用戶需自己構(gòu)建機床。 3）機床控制系統(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 使用機床的后處理系統(tǒng)進行選擇，非常方便靈活。如果控制系統(tǒng)不存在，還可以 自己定制控制系統(tǒng)。 4）建立刀具庫。 5）設(shè)置機床系統(tǒng)參數(shù)。 4關(guān)鍵問題分析 在機床的建模過程中主要是實現(xiàn)其幾何實體建模與運動學建模。 對于實體模型主要完成機床的各個模塊的幾何模型及輔助模塊。為實

7、現(xiàn)模擬加工中的準確真實性，對于加工中有影響的尺寸務(wù)必與機床實際情況一致。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確。對于組件較簡單 的， 可以直接在 VERICUT 中組建， 若形狀復(fù)雜可調(diào)用 CAD 軟件組建， 然后輸出 CAD模型。在 VERICUT 中，從基體開始依次添加能夠反映實際機床結(jié)構(gòu)和運

8、動學特性的組件，用機床坐標系定位整個機床，務(wù)必保證在組件各自的機床零點位置定義所有組件。 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值，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。 L.L.1 1rti*1W1*1*!nrti*1W1*1*!n. . 圖 5.1 加工零件 由于零件本身相對簡單，所以采用 Vericut 軟件自帶的三軸銃削機床樣本即可滿 足要求。 1）打開文件樣本 3_axis_mill_fanuc.vcproject。 2）設(shè)置毛坯尺寸 114*114*30

9、,使夾具夾緊毛坯。 3）設(shè)置毛坯上表面中心為編程原點。 4）設(shè)置刀具庫。本次加工刀具有三把端銃刀：1號刀30 采用刀具半徑補償 15、2 號刀20、3 號刀14。 5）添加程序代碼。按照輪廓進行編程，G 代碼如下： % T1M6 G54G90S1000M03 G00X70Y-70 G43H01Z50 Z5 G42G01Z-10F200D01 X55Y-60 Y55 X-55 Y-55 X55 Y0 G03I-55J0 G01Y39 Z-5 X-14 G03X-25.51Y32.98R46 G02X-39.31Y19.94R46 G03X-46Y8R14 G01X-46Y-8 G03X-39.3

10、1Y-19.34R14 G02X-25.51Y-32.98R46 G03X-14Y-39R14 G01X26Y-39 G03X40Y-25R14 G01Y25 G03X26Y39R14 G40G00Z50 M05 T2M6 S1000M03 G00X0Y0 G01Z-10 Z50 M05 T3M6 S1000M03 G00X-27.19Y12.68 G01Z-3 G03X-27.19Y-12.68R30 G00Z50 M30 % 以 txt 格式保存。 6）仿真結(jié)果如圖 5.2、圖 5.3 圖 5.2 圖 5.3 6結(jié)語 在實際加工過程前，虛擬制造技術(shù)能夠?qū)唧w加工過程進行仿真、優(yōu)化，并對虛擬結(jié)果進行分析