周巖峰

（許昌煙草機械有限責任公司，河南 許昌 461000）

基于Solidworks和Vericvut的虛擬機床建模技術應用

周巖峰

（許昌煙草機械有限責任公司，河南 許昌 461000）

本文利用中檔CAD軟件Solidworks構建數(shù)控機床的基本模型，結合目前最流行的三維仿真軟件Vericut通過實例來簡要介紹一種數(shù)控機床的實現(xiàn)數(shù)控加工的仿真過程和方法。

虛擬制造技術；Solidworks；建模；Vericut

引言

早在20世紀90年代率先由美國提出的虛擬制造（VM，Virtual Manufacturing），現(xiàn)在已成為科技界、企業(yè)界廣泛研究的主要對象。虛擬制造技術以信息技術、仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術為支持，其核心是由建模技術和仿真技術兩大體系構成。本文將利用中檔的CAD軟件平臺Solidworks2010進行數(shù)控機床的建模，結合主流仿真軟件Vericut7.0，介紹建立仿真機床的方法和過程，以實例具體說明虛擬制造技術在實際制造過程中的應用。

1 利用Solidworks2010軟件平臺創(chuàng)建機床的基本模型

虛擬數(shù)控機床是虛擬制造的執(zhí)行單元，是虛擬制造的一個底層關鍵技術和基礎條件，它能建立一個真實的虛擬加工環(huán)境，在計算機上實現(xiàn)數(shù)控加工過程的仿真，并且對實際加工過程可能出現(xiàn)的各種機械碰撞進行預測和評估，以及NC程序檢驗和優(yōu)化。

通過Solidworks2010軟件平臺創(chuàng)建一臺三軸數(shù)控銑機床的基本三維模型。該機床為HARDINGE_VMC系三軸立式銑機床，構建之前要通過廠家的機床資料對機床結構進行分析，對機床各個單元模塊進行分解，收集齊各個模塊幾何參數(shù)，以及相關規(guī)格如轉速、進給、各運動軸最大行程等，利用Solidworks2010快速的三維幾何造型構建出實體模型，并按照機床初始位置進行虛擬裝配，檢驗與實際機床實體是否一致。構建后的機床實體模型以STL格式另存為輸出，按照先輸出機床不運動部分（床身、底座、導軌），再輸出運動部分（Z部件、Y部件、X部件和Spindle部件），相同的運動部件分開輸出的原則依次輸出。如圖1所示。

圖1 輸出后STL文件

2 在Vericut中建立機床模型

(1)新建一個公制項目文件（*.vcproject）

1) 運行Vericut7.0應用程序。

2) 自定義工作目錄及工作路徑和單位，打開項目樹。

(2)定義機床運動結構。1)將從Solidworks2010中輸出的機床模型文件復制到用戶工作目錄中。把視圖界面切換到機床試圖。

圖2 導入Base組件

圖3 定義線性軸、Spindle刀具軸和Gage Point

(3)機床設置。機床運動結構完成定義后，需要對機床進行初始化設置，按照前期收集的機床資料參數(shù)，在“Configuration”下進行“Maching Setting”，設置機床的機床零位、部件最小距離、機床的行程極限以及軸優(yōu)先設置。

(4)定義控制系統(tǒng)。機床初始化定義后，需要定義機床的數(shù)控系統(tǒng)，Vericut自身提供幾十種數(shù)控機床控制系統(tǒng)文件，可直接調(diào)用，如果沒有需要的控制系統(tǒng)，還可以自定制控制系統(tǒng)，本文中選擇使用從軟件中自帶的控制系統(tǒng)。在項目樹中點擊“Control”打開“Library”，選擇“fan180im.ctl”文件，完成控制系統(tǒng)添加。

圖4 創(chuàng)建刀具

測試成功后，該HARDINGE_VMC系三軸立式銑虛擬機床已具備仿真數(shù)控加工能力，接下來就可以添加需要仿真的NC程序，以及夾具和工件模型，按照實際數(shù)控機床加工操作流程進行定義設置，在仿真過程中，根據(jù)Vericut的驗證、分析比較進行NC程序的優(yōu)化，最終輸出到實際加工機床上的NC程序是最合理的。

結語?；赟olidworks2010的快速三維實體模型創(chuàng)建功能，提供了準確的虛擬加工機床幾何模型和真實的機床外觀，利用Vericut軟件將機床幾何模型和機床運動有效結合，實現(xiàn)在計算機上建立虛擬數(shù)控機床加工環(huán)境。本文重點介紹利用中檔CAD軟件Solidworks2010和Vericut軟件相結合建立HARDINGE_VMC系三軸立式數(shù)控銑機床，為建立多種類仿真機床提供指導性方法。

[1]楊勝群等.VERICUT數(shù)控加工技術[M].清華大學出版社，2010.4.

[2]李云龍，曹巖著.數(shù)控機床加工仿真系統(tǒng)VERICUT[M].西安交通大學出版社，2005.9.

[3]王亞平等.基于VERICUT的數(shù)控加工仿真及優(yōu)化應用[J].組合機床與自動化，2004（3）.

[4]鄭金興等.基于UG/CAM和VERICUT的復雜零件數(shù)控加工仿真[J].模具制造，2006（II）.

[5]劉衛(wèi).基于VERICUT數(shù)控加工的優(yōu)化[J].機械設計與制造，2009（5）188-189.

TP249

A