邱麗梅，熊昌炯，吳龍,任雯

（1.三明學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，福建三明365004；2.三明機(jī)械CAD工程研究中心，福建三明365000）

基于VERICUT的數(shù)控加工仿真檢測與修正

邱麗梅1,2，熊昌炯1,2，吳龍1,2,任雯1

（1.三明學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，福建三明365004；2.三明機(jī)械CAD工程研究中心，福建三明365000）

針對(duì)大多數(shù)數(shù)控仿真軟件內(nèi)部的“作弊”和漏洞等問題，提出采用VERICUT作為第三方檢測軟件，對(duì)Pro/E的數(shù)控仿真結(jié)果，進(jìn)行檢測與修正，直至得到可靠的NC程序，從而大大提高了仿真的可信度，對(duì)實(shí)際數(shù)控加工有重要的意義。

數(shù)控仿真；數(shù)控程序；檢測；軟件

數(shù)控加工是靠數(shù)控指令程序控制完成的。在實(shí)際生產(chǎn)中，為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生，常采用試切的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。但試切的方法費(fèi)工費(fèi)料，代價(jià)昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時(shí)間和生產(chǎn)周期，還要占用數(shù)控機(jī)床和加工現(xiàn)場[1-2]。對(duì)此，人們一直在研究用計(jì)算機(jī)仿真方法逐步代替試切，并已取得了顯著成效。如Pro/E、UG、CATIA、Mastercam、EdgeCAM等相關(guān)軟件都能實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工前的模擬加工，并被廣泛應(yīng)用于實(shí)際數(shù)控加工，但單獨(dú)采用其中任意一款軟件的數(shù)控加工仿真結(jié)果都未必可信，因?yàn)闊o法排除軟件內(nèi)部的“作弊”和漏洞，從而無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的“代替?zhèn)鹘y(tǒng)試切”。

針對(duì)以上弊端，本文提出利用Pro/E三維建模的優(yōu)勢，與VERICUT驗(yàn)證NC代碼和CAM軟件輸出結(jié)果的優(yōu)勢相結(jié)合，同時(shí)充分發(fā)揮了它們兩者之間的數(shù)據(jù)接口優(yōu)勢，來解決以上問題。即先采用Pro/E實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工仿真，把得到的NC程序通過它們之間的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入VERICUT進(jìn)行檢測仿真的效果，不斷修正，從而得到可靠的NC程序，這對(duì)實(shí)際數(shù)控加工有重要的意義。同時(shí)也是今后數(shù)控加工仿真發(fā)展的必然趨勢之一[3]。

1 基于Pro/E的軸承座數(shù)控加工仿真

Pro/E是一個(gè)完全參數(shù)化的交互式CAD/CAM系統(tǒng)，它提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，采用了模塊方式，可以很方便地進(jìn)行三維建模。本文利用Pro/E建立加工模型、進(jìn)行零件的數(shù)控加工仿真、生成數(shù)控程序，這對(duì)于特別是手工編程較難的曲面加工，大大降低了編程運(yùn)算量[4]。

Pro/E的數(shù)控加工仿真流程圖如圖1所示。

通過圖1步驟，以軸承座為例，得到圖2所示的仿真結(jié)果和相應(yīng)的軸承座加工NC代碼。

圖1 Pro/E數(shù)控加工仿真的流程圖

圖2 Pro/E數(shù)控加工仿真結(jié)果

2 基于VERICUT的數(shù)控加工仿真檢測

上述由Pro/E數(shù)控加工仿真所得到的NC代碼并不能直接用于實(shí)際的數(shù)控加工，更不可能直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的試切，因?yàn)橛肞ro/E內(nèi)置的VERICUT進(jìn)行仿真加工，只是簡單的刀位數(shù)據(jù)仿真，不能驗(yàn)證所生成的NC程序的正確性。因此，本文提出對(duì)所得的NC代碼，采用VERICUT作為第三方軟件進(jìn)行檢查。

VERICUT是NC驗(yàn)證與加工仿真軟件,它可在編程階段校驗(yàn)加工程序的準(zhǔn)確性,能夠?qū)φ麄€(gè)數(shù)控加工環(huán)境進(jìn)行仿真[5]。使用VERICUT可在產(chǎn)品實(shí)際加工之前,模擬NC加工過程,不僅可驗(yàn)證NC代碼和CAM軟件的輸出結(jié)果；而且可以檢測刀具路徑中可能存在的錯(cuò)誤,例如：過切或欠切工件、損壞夾具、折斷刀具或碰撞機(jī)床等[6-7]。

2.1 驗(yàn)證Pro/E中導(dǎo)出的NC代碼的正確性

將Pro/E中導(dǎo)出的NC代碼導(dǎo)入VERICUT中，仿真完成后，觀察如圖3信息提示欄，程序運(yùn)行過程存在的錯(cuò)誤在此顯示，本次提示是在刀具庫中找不到程序制定的【30】刀具。

圖3 信息提示欄

為此，編輯左側(cè)項(xiàng)目樹中的數(shù)控程序，如圖4所示。發(fā)現(xiàn)程序在結(jié)束的時(shí)候多了一句T30M6的指令，此指令我們實(shí)際并不需要，也沒有相關(guān)設(shè)置；因此刪除此程序段再進(jìn)行驗(yàn)證。重新驗(yàn)證需要重置模型。重新驗(yàn)證后提示框信息如圖5所示，表示程序已能夠順利的正確運(yùn)行，這樣就完成了此工位程序的檢測和修正。其它工位程序的驗(yàn)證方法與此類似，在此省略。

圖4 程序段檢測與修正

圖5 程序段驗(yàn)證信息欄

2.2 過切檢測

工位1的NC程序經(jīng)檢測無誤后，可對(duì)其是否過切進(jìn)行檢測。通過【分析】/【自動(dòng)-比較】設(shè)置過切顏色為Red，殘留顏色為Blue，如圖6所示，有四個(gè)邊角有殘留，初步判斷是由于刀具圓角留下殘余；同時(shí)生成相應(yīng)的切削檢測報(bào)告如圖7所示，其中大部分是后繼工序要加工的內(nèi)容，僅4個(gè)邊角殘留，為此，在Pro/E中把銑削體積塊弄得稍微大一些，使得刀具切出殘留[8]。

在Pro/E中改過切削體積塊的大小，重新輸出程序，重新導(dǎo)入VERICUT，重新切削加工。此時(shí)得到的過切檢測結(jié)果如圖8所示,從圖8可以看出，4個(gè)邊不再有殘留，與修正前的圖6比較，可見修正操作已生效。

圖6 工位1修正前檢測結(jié)果

圖7 切削檢測報(bào)告

經(jīng)過一番調(diào)整后，與修正前的日志(圖9)比較，圖10 的VERICUT日志顯示錯(cuò)誤數(shù)和警告數(shù)都由原來的4減至為0了。表示利用修正后的NC程序進(jìn)行加工仿真時(shí)，已無過切、碰撞和刀位軌跡等問題。因此，對(duì)于工位1來說，已得到了正確可靠的NC程序。其它工位的加工仿真檢測過程類似，當(dāng)然對(duì)于不同的工位在檢測過程中，可能會(huì)會(huì)出現(xiàn)不同的錯(cuò)誤，可對(duì)癥修改相關(guān)的工藝參數(shù)，以得到工位日志上的錯(cuò)誤數(shù)和警告數(shù)均為0為止，在此省略。

圖8 工位1修正后檢測結(jié)果

圖9 工位1修正前VERICUT日志

圖10 工位1修正后VERICUT日志

3 結(jié)論

雖然Pro/E中已實(shí)現(xiàn)了VERICUT模塊的無縫嵌入，但由于Pro/E軟件自身內(nèi)部的“作弊”和漏洞，利用Pro/E中內(nèi)嵌的VERICUT只能進(jìn)行簡單的刀位數(shù)據(jù)仿真，而無法實(shí)現(xiàn)檢測零件加工的刀位軌跡正確性，也不能檢驗(yàn)NC加工中可能遇到的碰撞、干涉和過行程等。因此，本文以軸承座為例，利用Pro/E三維建模的優(yōu)勢和VERICUT的機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真優(yōu)勢相結(jié)合，可以達(dá)到以下目的：（1）檢測零件加工的刀位軌跡是否正確；（2）檢驗(yàn)NC加工中可能遇到的碰撞、干涉和過行程；（3）檢查仿真加工的過切或欠切等現(xiàn)象。最終得到可靠的NC代碼，以便在實(shí)際加工之前及時(shí)糾正所發(fā)現(xiàn)的問題，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“代替?zhèn)鹘y(tǒng)試切”。

［1］SEHOON OH.Parameter optimization for NC machine tool based on golden section search driven PSO［J］.Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits，2007，4（7）：947-950.

［2］薛承宗，柯紅，林欽平.數(shù)控線切割加工技巧研究［J］.三明學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，23（2）：162-164.

［3］楊勝群.VERICUT7.0中文版數(shù)控加工仿真技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［4］白皛，劉斌，張?jiān)平?Pro／ENGINEER數(shù)控加工與VERICUT綜合應(yīng)用教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2009.

［5］張沖，汪方寶，朱春臨.基于VERICUT的虛擬制造技術(shù)應(yīng)用［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，27（1）：109-112.

［6］羅良清，張丹，李志明.基于VERICUT的數(shù)控加工仿真與優(yōu)化［J］.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，21（3）：186-188.

［7］阮曉光，李福洋，蔡安江，等.基于VERICUT的數(shù)控刀具直徑選擇方法研究［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35（2）：63-65.

［8］張燁，桂貴生.基于VERICUT的機(jī)床建模和數(shù)控車削加工仿真技術(shù)［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2010，9（10）：70-74.

Detection and Correction for NC Machining Simulation Based on VERICUT

QIU Li-mei1,2，XIONG Chang-jiong1,2，WU Long1,2，REN Wen1
(1.School of Mechanical and Electronic Engineering,Sanming University,Sanming 365004,China; 2.Sanming Engineering Research Center of Mechanical CAD,Sanming 365000,China)

Aiming to the problems of"cheating"and loopholes,etc.,which exist in the NC simulation software,using VERICUT as the third party software to test the numerical simulation results for Pro/E,detection and correction is put forward in this paper.Reliable NC procedures are obtained,thus greatly improving the reliability of simulation.It has vital significance to the actual NC machining.

NC simulation;NC program;detection;software

TH164

A

1673-4343（2013）06-0036-04

2013-07-14

福建省高校產(chǎn)學(xué)合作科技重大項(xiàng)目(2012H6018,2011H6023)；三明學(xué)院科研基金項(xiàng)目（B201104/G）

邱麗梅，女，福建三明人，講師。研究方向：機(jī)電一體化、模式識(shí)別。