VERICUT的应用技巧建立车床.doc

要进行NC程序仿真,需要预先构建整个工艺系统得仿真环境,一般过程如下:
　　(1)工艺系统分析,明确机床CNC系统型号、机床结构形式与尺寸、机床运动原理、机床坐标系统以及所用到得毛坯、刀具与夹具等;
　　(2)建立机床几何模型,用三维CAD软件建立机床运动部件与固定部件得实体几何模型,并转换成VERICUT软件可用得STL格式;
　　(3)建立刀具库;
　　(4)在VERICUT软件中新建用户文件,设置所用CNC系统,并建立机床运动模型,即部件树;
　　(5)添加各部件得几何模型,并准确定位;
　　(6)设置机床参数;
　　(7)保存所有文件。
　　下面以CJK6132经济型数控车床为例进行说明。
　　(1)机床概述
　　此车床为卧式、平床身、前刀座、四工位电动刀架、步进电机驱动得经济型车床。所用数控系统为FANUC—0T,X、Z两轴二联动控制,分别控制纵向、横向滑板。X轴部件上装四工位电动方刀架(转动轴线垂直),自动换刀。主轴变频调速,床身、两个床脚、主轴箱为固定部件,夹具为三爪卡盘。机床坐标原点为卡盘右端面中心,机床坐标系如图1示。

图1 CJK6132经济型数控车床得机床坐标系
　　(2)部件分类
　　依VERICUT软件部件分类原则,部件分类如表1所示。

表1 机床部件分类
　　(3)建立部件得3D模型
　　用SolidWorks软件造型,以运动单元建模,可不按照机床零部件连接结构构建。BASE可四零件一体建模,也可各零件单独建模,之后在VERICUT中装配。主轴箱建模不考虑内部传动机构,只建外形模型。X、Z轴传动链可简化不建,也可作为固定部件建模。建立几何模型后,另存为STL格式。
　　(4)建立部件树
　　先设CONTROL为“FANUC—0T”:选菜单“SETUP→CONTROL→OPEN”,在弹出对话框中设“SHORT CUT”为“CGTECH_LIBRARY”,选“fan0t、ctl”打开后建部件树。选菜单“MODEL→PONENT TREE”,弹出部件树对话框,单击“BASE→右键单击→在光标菜单选APPEND→选ZLINEAR”,添加Z轴,单击“ZLINEAR→右键单击→在光标菜单选APPEND→选XLINEAR”,添加X轴。同样方法,添加其她部件,得到部件树如图2所示。
　　因为机床坐标系得X轴正方向指向操作者方向,则在添加Z轴部件时,由于默认Z轴部件得X轴正方向为远离操作者方向,因此应绕Z轴正方向转动180°,这样,Z轴部件得X轴正方向才指向操作者。添加四把刀具时,刀架控制点为刀架转动中心,它应使后一把刀具比前一把刀具绕Y轴同一方向多转90°,并从每把刀得PONENT ATTRIBUTES中改TOOL INDEX 分别为1、2、3、4,指定刀具号。

图2 所得到得目录树
　　(5)在TOOL MANAGER中建立刀具库
　　以常用得外圆粗车刀、精车刀、螺纹刀、切断切槽刀为例,分别记为1、2、3、4号刀。刀柄先用SolidWorks软件建模,并将其转换成STL格式,便于使用时调入与调整位置。刀片在VERICUT中设置,选择相应刀片型号,输入刀片尺寸。每把刀具都可应用GAGE OFFSET 选项设置刀具相对与刀架中心得偏置,确定刀尖点到刀架中心得距离(DX,DY,DZ),因刀尖应与工件轴线等高,则DY必须为0。
　　(6)添加机床几何模型
　　先添加工件、卡盘、主轴、四把刀具、刀架转动部分,其她再按配合关系加入。添加STL模型时应注意将模型TYPE选择为MODEL FILES类型,按BROWSE找到相应STL格式文件,NORMALS方向应设为OUTWARD。
　　1)工件STOCK可用VERICUT得圆柱体CYLINDER建模,设置半径、长度,从POSITION选项得POSITION输入框可设置工件左端面在机床坐标系得位置,便于左右移动工件。
　　2)主轴卡盘与卡爪添加时,卡盘右端面中心应定位在坐标系原点处,卡爪调入模型后,用MATE配合定位,第二、三个卡爪可用ROTATE工具旋转120°得到。
　　3)调节刀架转动部分部件,应定位X、Z向位置使转动中心在坐标系原点,并调整Y方向位置使装刀位置与刀柄底部接触。
　　4)其她部件可调入后用配合方式定位。
　　(7)设置参数
　　选菜单“SETUP→GCODE→SETTING”,在弹出对话框中选“JOB TABLES”选项,在TABLE NAME列表框中选择如下参数进行添加:
　　initial machine location(机床初始位置):300 0 750(X Y Z 坐标用空格间隔)
　　machine reference location(机床参考点):300 0 750
　　input program zero(工件编程原点):0 0 200(200为Z方向工件原点距机床坐标系原点距离)
　　选TOOL TABLES选项,在列表框中选择如下参数进行添加:
　　Gage offset index (刀具号) values (刀尖点偏置值:刀尖到刀架中心距离)
　　1 120 0 90
　　2 120 0 90
　　3 120 0 90
　　120 0 90
　　还有一些参数,如机床行程、换刀方式、NC程序类型与碰撞设置等,可进行相应操作,这里不再重复。
　　(8)保存文件
　　分别保存用户文件USR、控制系统文件CTL、机床文件MCH。为便于使VERICUT软件开始运行即进入自己得用户文件,可编辑VERICUT、BAT 文件,将其中VERICUT、USR改为所需得用户文件名。另外,为了开始运行VERICUT即进入所需工作目录,可将VERICUT、BAT复制到所需工作目录中运行,并在桌面建立快捷方式。图3就是我们所建立得虚拟机床环境。

图3 虚拟机床环境
　　四、用定制功能建立易于软件操作得定制面板
　　因VERICUT软件为全英文界面,为使培训学员易于操作,可用定制功能定制面板。由菜单“ interface”,进入定制界面。按F7进入编辑模式,再按F7退出编辑模式,用PAGE UP/DOWN进行界面翻页。在编辑模式中,用添加页APPEND PAGE工具添加HTML页或FROM页。若添加FROM页,单击右键显示菜单如图4所示,选择相应控件进行添加。图5为CJK6132车床定制面板得一部分。

4 右键菜单

图5 CJK6132车床定制面板图
　　五、进行仿真操作,检验NC程序正确性
　　用定制好得操作面板时,操作过程如下:
　　(1)单击上面建立得桌面快捷方式,启动VERICUT,并调用所需用户文件与进入所需工作目录。
　　(2)单击菜单“ interface”,进入已定制好得操作界面。
　　(3)在定制操作界面设置工件半径、长度。
　　(4)在定制操作界面设置工件原点Z值。
　　(5)单击操作界面上得“新建NC程序”,打开记事本输入NC程序,并保存(编写NC程序应按当前工艺环境,如刀具号)。
　　(6)单击操作界面上得“选择NC程序”,指定刚才编写得NC程序。
　　(7)单击工具条上得“单步仿真”或“连续仿真”键,开始加工仿真。
　　(8)用测量工具测量工件尺寸,检查加工结果。
　　用缩放、移动与旋转工具,能从不同视点观察、测量工件。仅更换NC程序、设置不同工件尺寸,即可进行所需程序与工件得加工仿真。
　　六、结束语
　　本文基于VERICUT软件构建了数控车床加工培训得仿真环境,不占用机床机器时间,培训效率高。用同样方法可构建数控铣床、加工中心得培训仿真环境,应用于教学。此方式基于完整得加工工艺系统环境进行NC编程仿真,比一些CAD/CAM软件得单纯刀位文件仿真更真实、直观,更接近实际加工情况,仿真后得NC程序不用试切可直接输入机床进行加工,解决了数控培训中得设备不足困难,收到了良好得教学效果。