魏冠義，齊曉華

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

1 目前數(shù)控加工工藝中的難點(diǎn)

對于數(shù)控工藝制定來說，加工工藝路線的設(shè)定是重點(diǎn)，刀具直徑和形狀的選擇及加工參數(shù)的選擇是加工工序的難點(diǎn)。在相同的工藝路線下，不同類型直徑的刀具和加工參數(shù)的選擇將直接影響零件的加工效率和表面質(zhì)量。無論是三軸加工還是五軸加工，能否選擇適當(dāng)?shù)牡毒甙霃胶烷L度，將直接影響零件的加工效果，所以刀具的合理化選擇和參數(shù)的合理化制定顯得至關(guān)重要。在實(shí)際加工之前，我們可以通過VERICUT數(shù)控加工仿真軟件對機(jī)床刀具的選擇和參數(shù)的選擇做出定性分析和定量分析。本文旨在通過一個(gè)巧用VERICUT軟件的實(shí)例，對刀具的選擇實(shí)施定量分析，穩(wěn)、準(zhǔn)、快地提供刀具選擇的合理性方案，分析VERICUT軟件在數(shù)控仿真加工中的應(yīng)用優(yōu)勢。

2 VERICUT軟件的分析方法

采用VERICUT軟件對刀具和加工參數(shù)進(jìn)行分析，首先要對零件模型進(jìn)行分析，獲得初步的刀具信息及加工參數(shù)，輸入VERICUT軟件中進(jìn)行模擬加工，然后對虛擬加工后模型中幾何參數(shù)、加工信息進(jìn)行測量，最后使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型與VERICUT仿真加工模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，生成比對報(bào)告，通過比對報(bào)告信息選擇合適的刀具及加工參數(shù)。

3 巧用VERICUT軟件解決實(shí)際問題

圖1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型

圖1所示為待加工零件模型，包含了平面銑削、圓弧表面銑削、內(nèi)外輪廓的加工和局部區(qū)域加工，被加工部分的尺寸公差和表面精度要求較高。

鑒于零件模型復(fù)雜程度一般且外部干涉較少，可以很簡單確定銑削平面、外輪廓所需的刀具，但是銑削內(nèi)部輪廓和區(qū)域該選擇多大的刀具，從圖樣表面無法直觀確定。刀具直徑過大，會產(chǎn)生過切現(xiàn)象，如果直徑過小，會產(chǎn)生殘留。為了解決這個(gè)難點(diǎn)問題，可用軟件對圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型與虛擬加工模型進(jìn)行比對，通過比對報(bào)告進(jìn)行定量分析。

3．1 產(chǎn)生虛擬加工模型

將通過自動(dòng)編程軟件編好的數(shù)控加工NC程序?qū)隫ERICUT軟件中，通過模型仿真功能進(jìn)行數(shù)控模擬加工，結(jié)果如圖2所示。

圖2 虛擬加工后模型

3．2 調(diào)入圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型與虛擬加工后模型并進(jìn)行比對

利用VERICUT軟件的“自動(dòng)－比較”功能，將虛擬加工模型與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型進(jìn)行參數(shù)化比對。

3．2．1 加載圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型

(1)在VERICUT軟件左側(cè)項(xiàng)目樹Stock的子欄中選擇Design，右鍵選擇“添加模型”;

(2)點(diǎn)擊“模型文件”;

(3)通過“瀏覽”工具，選擇已經(jīng)做好的模型，點(diǎn)擊“打開”，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型加載完成如圖1所示。

3．2．2 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型與虛擬加工后模型比對

打開VERICUT軟件，點(diǎn)擊上方“分析”菜單，選擇“功能”，然后選擇“設(shè)定”，“比較方法”和“比較方式”的參數(shù)分別選擇為“曲面”和“兩個(gè)(過切和殘留兼?zhèn)?”，對其他參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)定，點(diǎn)擊“應(yīng)用”，然后點(diǎn)擊“比較”項(xiàng)進(jìn)行比對，結(jié)果如圖3所示。

圖3 對比結(jié)果

本項(xiàng)目旨在巧妙利用VERICUT軟件的“自動(dòng)－比較”功能，測量出虛擬加工后模型與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模型的偏差，找出刀具及加工參數(shù)的不合理之處，從而選擇出合理的加工刀具及加工參數(shù)。

3．3 測量結(jié)果分析

由圖3的顯示對比結(jié)果可以看出，深色區(qū)域有過切的現(xiàn)象，這是因?yàn)榈毒甙霃竭^大引起的，為了保證零件的尺寸精度及表面粗糙度，應(yīng)當(dāng)減小刀具半徑。另外通過圖形可以看出，模型在加工過程中產(chǎn)生的臺階，是由原定工藝參數(shù)中的進(jìn)給速度及加工行距設(shè)置不合理所致，應(yīng)作出適當(dāng)調(diào)整，減少加工過程中的刀具震動(dòng)。然而，選擇多大半徑的刀具和多大的進(jìn)給速度合適，減小了刀具半徑和進(jìn)給速度會不會產(chǎn)生切削殘留，如果產(chǎn)生切削殘留，如何設(shè)置補(bǔ)償值來消除殘留呢?可以根據(jù)VERICUT的定量分析“報(bào)告”解決這些問題。

點(diǎn)擊“報(bào)告”，對比后的結(jié)果以報(bào)告的形式顯示出來。報(bào)告上的內(nèi)容包括過切(或殘留)的程序段名、編號、過切(殘留)量、過切(或殘留)起始點(diǎn)的坐標(biāo)、過切(或殘留)時(shí)所用的刀具信息和此條NC程序的內(nèi)容等。通過報(bào)告可以很容易找到過切(或殘留)的偏差值，通過對偏差值的分析選擇合理的刀具及加工參數(shù)。

3．4 通過報(bào)告內(nèi)容分析過切偏差

分析自動(dòng)對比報(bào)告得知，最大的過切偏差為－0．96mm，通過VERICUT軟件的定量分析，可以確定在切削零件時(shí)選用φ8的立銑刀可以解決過切問題，將行距減小為原來的1/2，然后選用較小的200mm/min的進(jìn)給速度會盡可能減少機(jī)床震動(dòng)，但會不會產(chǎn)生殘留還需要更換刀具后再次比對。

改變刀具后再次進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖4所示。觀察結(jié)果可以看出，在改變了刀具及加工參數(shù)后，零件切削既沒有過切現(xiàn)象，也沒有切削殘留出現(xiàn)，機(jī)床震動(dòng)明顯降低到可控范圍內(nèi)，達(dá)到刀具及加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的效果，可以放心進(jìn)行實(shí)際加工。

圖4 改變刀具及參數(shù)后的對比結(jié)果

如果由于選錯(cuò)刀具造成切削殘留現(xiàn)象也可以利用VERICUT的“自動(dòng)－比較”功能解決，在切削殘留和過切現(xiàn)象同時(shí)存在時(shí)的工藝方案也可以通過報(bào)告分析來確定，能夠完成刀具選擇和刀具與其相應(yīng)半徑補(bǔ)償?shù)呐浜霞庸すぷ鳌?/p>

4 結(jié)束語

利用VERICUT軟件的“自動(dòng)－比較”功能，可以幫助編程操作者快速準(zhǔn)確地選擇合適的刀具及數(shù)控加工參數(shù)。VERICUT軟件不僅能對NC程序進(jìn)行加工仿真、程序驗(yàn)證、結(jié)果分析及參數(shù)優(yōu)化，還能根據(jù)虛擬的現(xiàn)實(shí)加工條件進(jìn)行參數(shù)驗(yàn)證，及時(shí)檢測并發(fā)現(xiàn)加工過程中可能存在的問題，對加工工藝方案進(jìn)行優(yōu)化，從而提高加工效率。

［1］楊勝群．Vericut數(shù)控加工仿真技術(shù)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2010．

［2］鄭貞平．Vericut7．0中文版數(shù)控仿真技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例詳解［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011．