李小明

（四川職業(yè)技術學院智能制造學院，四川遂寧 629000）

1 引言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，中國智能制造的崛起，4軸、5軸機床越來越普及，但總體來講多軸機床價格還是比較昂貴，其加工的零件形狀比較復雜，涉及工裝夾具繁多，機內(nèi)加工環(huán)境復雜[1]。由于其特殊性，一般在多軸上機前都要求進行1∶1的數(shù)控仿真模擬，驗證其程序、刀具、夾具的正確性，確保萬無一失。作為數(shù)控加工的輔助工具NX軟件和VERICUT軟件具有強大的數(shù)控編程模塊和仿真功能。下面就以三叉零件為例，介紹使用NX和VERICUT軟件相結合的編程與仿真的一般方法和步驟，驗證其在多軸數(shù)控加工中的實用性和有效性。

2 NX和VERICUT軟件介紹

2.1 NX軟件簡介

NX軟件前身是美國UGS公司的UG軟件，2007年被德國西門子收購后發(fā)布NX6.0，一直更新到NX12.0后，就發(fā)布全新的版本號NX1847系列，目前最新是NX1980系列，該軟件是一款強大的CAD/CAE/CAM軟件，在汽車、模具設計、數(shù)控編程領域使用非常廣泛，具有豐富的編程功能，主要含有Mill Planar，Mill Contour，Mill Multi-Axis，Mill Multi-Blade，Hole Making等模塊，而且最新版本中增加了多軸粗加工工序。

2.2 VERICUT軟件簡介

VERICUT軟件是美國CGTech公司為工業(yè)生產(chǎn)研發(fā)的數(shù)控加工仿真軟件，是數(shù)控程序校驗、測量分析、干涉檢查、程序優(yōu)化等精確仿真的專業(yè)軟件[2]，由NC程序驗證模塊、機床運動仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級機床特征模塊、實體比較模塊和CAD/CAM接口等模塊組成，可仿真數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機床和多軸機床等多種加工設備的數(shù)控加工過程，在數(shù)控多軸加工領域應用非常廣泛。目前最新版本是VERICUT9.1。

3 三叉零件的程序編制與仿真

3.1 基于NX的程序編制

三叉零件如圖1所示，采用NX1859版本完成程序編制，使用Mill Contour型腔銑和Mill Planar平面銑采用定軸方式完成三叉軸部分的粗、精加工，Mill Multi-Axis多軸銑完成三叉軸根部曲面、平面的精加工與刻字。其中主要采用“曲面區(qū)域”驅(qū)動，“遠離點”控制刀軸加工三叉零件根部R圓??；采用“流線驅(qū)動”“插補矢量”控制刀軸加工三叉根部平面；采用“曲面區(qū)域”驅(qū)動，“垂直于驅(qū)動體”控制刀軸加工臺階圓柱面；采用“曲線/點”驅(qū)動，“遠離直線”控制刀軸完成圓柱面上的刻字加工，刀路如圖2所示。

圖1 三叉零件

圖2 三叉軸零件的數(shù)控加工刀路

3.2 基于VERICUT的數(shù)控仿真

3.2.1 仿真環(huán)境建立

對于多軸編程加工中，一般都需要仿真模擬真實場景加工，本案例采用VERICUT9.0版本進行仿真。選擇DMG DMU65 monoBlock型號雙轉臺（A、C軸）5軸聯(lián)動加工機床，選擇海德漢TNC64系統(tǒng)。依次完成導入夾具，工件、毛坯、設定坐標、創(chuàng)建刀具、設定對刀方式、導入程序[3]，特別強調(diào)的是所有導入的模型、刀具參數(shù)等都與真實上機使用工具為1∶1參數(shù)。仿真環(huán)境如圖3所示。

圖3 模擬環(huán)境創(chuàng)建

3.2.2 仿真模擬

在VERICUT仿真時，一般有兩種方式，即刀位軌跡模擬和G代碼模式，刀位軌跡模式是模擬點位，對程序中的工藝性錯誤不能體現(xiàn)，也不能體現(xiàn)實際機床所用加工代碼，為了模擬出真實加工狀態(tài)。本例采用G代碼模擬，調(diào)用加工真機對應型號機床和控制系統(tǒng)，如果在模擬時沒有真實機床可調(diào)用則需要自己構建機床，首先分析機床部件之間的運動拓撲關系，收集機床部件之間相對位置參數(shù)、然后分別添加部件的幾何模型、最后對機床的初始位置、換刀位置、行程極限、機床各個部件干涉檢查等機床參數(shù)進行設置，完成虛擬機床的構建。在程序模擬開啟前還需要將碰撞檢查、行程檢查、程序優(yōu)化等功能全部打開，可以模擬出過切、欠切，機床碰撞、超行程、刀具折斷等錯誤和得到優(yōu)化后程序。模擬加工過程如圖4所示。

圖4 模式仿真過程

4 零件數(shù)控加工

零件加工采用DMG DMU65 monoBlock型號雙轉臺（A、C軸）5軸聯(lián)動加工中心，按照模擬加工過程中使用的工裝夾具完成毛坯的裝夾和刀具的安裝，并進行對刀和坐標系的設定，整個加工過程順利，沒有出現(xiàn)差錯，并且使用優(yōu)化后的程序比之前提高效率約20%，經(jīng)對實際加工后零件的測量，達到尺寸要求和表面質(zhì)量，三叉零件的真實加工過程如圖5所示。

圖5 零件加工

5 結論

本文以案例的形式介紹NX和VERICUT軟件在數(shù)控編程和仿真模擬中的使用，并將三叉零件經(jīng)過真實5軸聯(lián)動機床加工測試，經(jīng)過對比，驗證了方案的正確性。為數(shù)控零件的多軸加工中保護設備，降低出錯率，提高效率提供思路和方法，保證質(zhì)量更加的穩(wěn)定，從而提高企業(yè)的競爭力。