在數(shù)控加工領(lǐng)域，編制NC程序時，為了提高程序的正確性和合理性，避免刀具與工件、夾具以及附件頭與工件或夾具等發(fā)生碰撞，需要對已經(jīng)編制好的程序進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證手段基本上有兩種，即計算機(jī)驗(yàn)證和試切驗(yàn)證。針對我們生產(chǎn)的工件較大、且為單件小批量加工的特點(diǎn)，常采用空運(yùn)行程序、逐段試切驗(yàn)證的方式進(jìn)行程序驗(yàn)證，這種方法加工效率低、出錯率高。因此，現(xiàn)以AC64TM數(shù)控車銑加工中心機(jī)床為例，研究應(yīng)用基于VERICUT的機(jī)床模擬仿真，即計算機(jī)驗(yàn)證項(xiàng)目。

　　一、機(jī)床摸擬仿真的原理及功能

　　數(shù)控加工機(jī)床模擬仿真就是將NC程序的調(diào)試過程放到計算機(jī)上來完成。采用三維模型直觀地顯示出機(jī)床、刀具、工件以及附件等，模擬刀具、零件和機(jī)床在加工過程中的切削運(yùn)動狀態(tài)，分析工件數(shù)控加工的全過程。工藝方案、數(shù)控代碼、刀具類型和切削參數(shù)不正確或誤操作導(dǎo)致工件報廢、刀具損壞或機(jī)床撞車等問題在數(shù)控仿真中都能被及時發(fā)現(xiàn)。一旦發(fā)

　　生干涉和碰撞，軟件就會以不同的方式給予提示，以便在計算機(jī)上對檢驗(yàn)程序進(jìn)行編輯、修改和優(yōu)化，將不安全因素排除在實(shí)際加工之前，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

　　二、機(jī)床模擬仿真系統(tǒng)的建立

　　要建立AC64TM數(shù)控車銑加工中心機(jī)床模擬仿真系統(tǒng)，首先要非常了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及各部件的相對運(yùn)動關(guān)系。

　　第一步，理清AC64TM數(shù)控車銑加工中心的運(yùn)動原理。其機(jī)床結(jié)構(gòu)樹配置如圖1所示。

　　第二步，測量相關(guān)尺寸，如附件頭的尺寸規(guī)格、橫梁離工作臺的初始高度及夾具尺寸等，需要模擬檢查部件一定要尺寸準(zhǔn)確，然后在NX5.0軟件中進(jìn)行機(jī)床三維實(shí)體造型，輸出各部件的*.STL文件以備用。機(jī)床結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　第三步，在模擬仿真軟件中，為機(jī)床結(jié)構(gòu)樹添加各部件相應(yīng)的*.STL三維模型，即上一步輸出的*.STL文件。機(jī)床建立完成，目錄樹如圖3所示。

　　第四步，選擇控制系統(tǒng)——西門子840D。模擬軟件本身已有控制系統(tǒng)的基本功能。但對于每一臺設(shè)備都有它的特殊指令，即廠家二次開發(fā)的功能，例如該機(jī)床的CR_CHANG橫梁

　　移動、TL_CHANG換附件頭及TL_MAN()換刀等，都不是控制系統(tǒng)本身的指令，必須經(jīng)過二次開發(fā)，使用宏命令，寫出子程序?？刂葡到y(tǒng)是正確模擬加工程序的前提，是對加工程序指令的處理。正確配置控制系統(tǒng)必須對機(jī)床的控制系統(tǒng)及加工工藝非常熟悉，對于機(jī)床的特殊指令的處理，需寫大量的宏指令及子程序。解決這些問題，既要熟悉二次開發(fā)編程、數(shù)控加工編程和操作系統(tǒng)等相關(guān)知識，還要掌握仿真軟件的應(yīng)用。

　　第五步，建立刀具庫。建立刀具庫，包括建立刀具、刀柄及刀片等部分，定義刀具、驅(qū)動點(diǎn)和裝夾點(diǎn)，建立完備數(shù)控機(jī)床所配刀具庫(由于時間和精力所限，我們僅建立了幾種刀具)。刀具庫的建立是一個長期的工作，每購置新的刀具、刀柄，就要及時地添加，方便以后調(diào)用。

　　三、模擬軟件的使用方法

　　建立了機(jī)床、控制系統(tǒng)和刀具庫后，就具備了仿真的基礎(chǔ)條件。要實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工工件的模擬仿真，還需對模擬軟件進(jìn)行設(shè)定，如程序中需要的變量、加工基準(zhǔn)(G54～G57)，刀具半徑補(bǔ)償、長度補(bǔ)償?shù)?，以及機(jī)床零點(diǎn)、換刀具和初始化位置等都要預(yù)先設(shè)定。

　　進(jìn)行模擬仿真的工作流程一般為：打開模擬軟件→建立新文件，指定文件屬性→選擇已配置好的模擬機(jī)床→選擇已配置好的控制系統(tǒng)→選擇所使用刀具庫(注意刀具號與程序中所用對應(yīng)刀具必須一致，與程序中刀尖位置要對應(yīng))→選擇模擬加工G代碼程序→添加毛坯工件、夾具到機(jī)床上，按照實(shí)際需要裝夾位置放好毛坯工件→進(jìn)行各種基礎(chǔ)設(shè)定→開始模擬仿真→檢查錯誤→編輯程序→模擬仿真→優(yōu)化程序→仿真結(jié)束→輸出車間文檔及刀具清單。

　　四、應(yīng)用實(shí)例

　　模擬軟件輔助編制的程序，以啟閉機(jī)的卷筒繩槽加工為例。

　　(1)按工藝要求，卷筒的兩端繩槽要在AC64TM數(shù)控車銑加工中心上進(jìn)行加工，由于繩槽是折線，很難手工編程，需要用軟件輔助編程，使用的軟件是UG NX5.0。根據(jù)卷筒的圖樣進(jìn)行三維建模及數(shù)控編程，經(jīng)過后置處理，生成AC64TM數(shù)控車銑加工中心的NC程序。

　　(2)打開模擬仿真軟件，選擇已配置好的模擬機(jī)床，對NC程序進(jìn)行機(jī)床模擬仿真加工(為了提高仿真加工速度，非碰撞檢查部件關(guān)閉)，如圖4所示。檢查程序是否能正確運(yùn)行，加工時是否干涉、是否扎刀。利用VERICUT軟件的自動比對功能，將設(shè)計模型通過STL格式引入VERICUT軟件中，使設(shè)計模型與仿真模型重合，然后設(shè)置過切容差和殘余容差，進(jìn)行計算，得出過切區(qū)域及殘余區(qū)域，以檢查過切或殘留情況等。檢查后得到的合理NC程序，隨刀具清單、工藝文檔等傳輸?shù)杰囬g，等待數(shù)控加工。

　　五、結(jié)論

　　模擬仿真檢驗(yàn)了工件裝夾、機(jī)床運(yùn)動、刀具、刀柄及機(jī)床附件等機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程，避免了相互之間碰撞和干涉。這種程序驗(yàn)證方法既提高了NC程序的可靠性，減少了程序在機(jī)床上的調(diào)試時間，確保了制件的加工質(zhì)量，又減輕了工藝編程人員的工作壓力和勞動強(qiáng)度，提高了工藝員的編程效率，還為以后越來越復(fù)雜的數(shù)控加工程序的驗(yàn)證提供了方法，也使我們的數(shù)控加工登上了一個比較高的平臺。