机电一体化专业毕业设计数控车削加工教学实验仿真教学仿真系统设计

I 摘 要 基于 VERICUT 的建模技术，分析虚拟机床的整个建模过程。以数控 车削机床作为实例，应用了 Pro/e 软件的三维实体建模和典型零件的图形 编程，在 VERICUT 平台上实现数控车削模拟仿真加工。 本文提出的数控车削加工教学实验仿真，对数控加工仿真的若干关键 技术进行了研究，以此为基础建立了数控加工仿真系统并应用到教学中。 学生利用此系统可以在计算机上模拟加工环境和数控加工的过程，校验整 个机床加工过程和加工程序的准确性，来帮助学生清除编程错误和优化切 削参数，从而提高加工效率。 关键词： VERICUT ，Pro/e，数控加工仿真 II ABSTRACT Based on VERICUTs modeling techniques， analysis of the entire virtual machine modeling process. CNC turning machine to as an example， application of the Pro/e software， the typical three-dimensional solid modeling and graphical programming components， VERICUT platform in NC machining simulation turning. In this paper， the teaching of CNC Turning Simulation， NC Machining Simulation of a number of key technologies have been studied， As a basis for the establishment of the NC machining simulation system and applied to teaching. Students use this system can be simulated on the computer processing environment and the CNC machining process， Check the entire machining process and the accuracy of processing， To help students to clear the programming errors and optimize the cutting parameters， Thereby enhancing the processing efficiency. KEYWORDS: VERICUT ，Pro/e， CNC Machining Simulation III 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACTII 目目 录录III 第一章第一章 绪绪 论论1 1.1 数控机床的产生与发展 1 1.2 计算机仿真技术 1 1.3 数控仿真技术的国内外研究现状 2 1.4 数控仿真系统发展趋势 3 1.5 本课题的研究内容及方法4 第二章第二章 数控车床选择及其建模数控车床选择及其建模5 2.1 选择数控车床 5 2 .2 选用三维建模软件6 2.2.1 典型三维建模软件简介6 2.1.2 采用 Pro/e 对数控车床建模8 第三章第三章 VERICUT 仿真软件与其它仿真软件的比较仿真软件与其它仿真软件的比较8 3.1 VERICUT 软件在加工仿真方面的特点8 3.1.1 功能8 3.1.2 在数控机床加工过程的应用9 3.2 其它数控仿真软件的特点10 第四章在第四章在 VERICUT 中的切削仿真中的切削仿真10 4.1 创建一个车削项目11 4.1.1 加载车床整体模型11 4.1.2 加载车床控制系统24 4.1.3 创建车刀24 4.1.4 添加毛坯26 4.1.5 选择加工程序28 4.1.6 添加一个刀具库28 4.1.7 为加工程序零点创建一个坐标系28 4.2 VERICUT 切削仿真28 IV 4.2.1 圆柱毛坯在 VERICUT 车削仿真28 4.2.2 发现并检查错误30 第五章第五章 VERICUT 仿真软件在教学上的应用仿真软件在教学上的应用32 51 VERICUT 仿真软件在教学上的应用32 5.1.1 在 VERICUT 中图形界面的构建2232 5.1.2 干涉分析33 第六章第六章 结结 论论34 参考文献34 附录 1 部分数控程序35 致 谢39 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展1 1 微电子技术，自动信息处理，数据处理以及电子计算机的发展，给自动化带来了 新的概念，推动了机械制造自动化的发展。 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早在 20 世纪 40 年代提出的，当时美 国的一个小型飞机工业承包商帕森公司在麻省理工学院伺服机构试验室的协助下，经 过三年时间的研究，于 1952 年试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采 用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床，这便是数控机床的第一代。在早 先的数控机床都采用专用控制计算机的硬逻辑数控系统，装有这类数控系统的机床为 普通数控机床(简称 NC 机床)。随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降。 小型计算机开始取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现。这样的数控 系统称为计算机数控系统(简称 CNC)。近 20 年来，微处理机数控系统的数控机床得 到了飞速发展和广泛应用。 1.2 计算机仿真技术计算机仿真技术 随着社会的发展和技术的进步，当今制造业正朝着自动化、柔性化、集成化和智 能化的方向发展，由此诞生了许多先进制造技术和先进制造模式。虚拟制造 (VM：virtual manufacturing)是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对真实产品的 制造进行动态模拟，使产品的生产过程、工艺计划、调度计划、后勤供应以及财会、 采购和管理等一种集成的、综合的制造环境，在真实产品的制造活动之前，就能预测 产品的功能以及制造系统状态，从而可以做出前瞻性的决策和优化实施方案2。虚拟 制造是应市场竞争需求，在强调柔性和快速的前提下，由美国在80年代后期提出并得 2 到迅速发展的一个新思想。虚拟制造技术涉及面很广，诸如环境构成技术、过程特征 抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决 策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。仿真技术是虚拟制造的 核心技术之一，是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后 在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模 型为对象的研究方法，而不干扰实际生产系统，同时仿真可以利用计算机的快速运算 能力，用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期，因此可以缩短决策时间， 避免资金、人力和时间的浪费。计算机还可以重复仿真，优化实施方案。目前仿真技 术应用的范围很广，如医学领域、生物领域、机械制造等领域，都得到了相当广泛的 研究、开发和应用。在机械制造领域，可以虚拟零件的加工过程，来检验零件设计的 合理性和经济性，可以建立零件和产品的虚拟样机，来检验整个产品设计的可视化模 型。仿真的基本步骤为：研究系统收集数据建立系统模型确定仿真算法 建立仿真模型运行仿真模型输出结果并分析3。数控加工仿真是先进机械制造 技术的重要组成部分。数控加工仿真涉及到计算机图形学、数据库、机械加工、数学、 力学、材料学等学科，是CADCAM到机床实际加工的验证关口。通过计算机模拟加 工过程，从而避免实物试切；找出加工过程的缺陷，以便设计人员优化零件的设计， 从而缩短零件合理设计的时间，提高零件设计成品的效率。数控加工仿真技术为验证 数控程序的可靠性及预测切削过程提供强有力的工具，目前正朝着模型的精确化，仿 真计算实时性和图形显示的真实感方向发展。 1.3 数控仿真技术的国内外研究现状数控仿真技术的国内外研究现状 国外在数控加工过程仿真方面作了许多工作4-6，美Maryland大学开发了用于培训 数控操作人员的虚拟数控机床仿真器。作为该计划的一部分，美国NIST也开展了虚拟 3 机床的研究。美国Houston大学研制了一个NC车床仿真器，可建立出二维车床模型，模 拟车床操作，用于培训学生NC车削加工编程技术。韩国TurboTEK公司开发出面向培 训的虚拟数控铣削加工环境，能够实现数控加工的几何仿真并配有声音信息，并进行 干涉、碰撞检查。意大利Bologna大学用B样条曲面建立端铣刀与工作台模型，采用真 实感图形显示铣床精加工过程7。日本SONY公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀 加工自由曲面进行三维仿真，重点显示三维刀具轨迹与零件模型。由于数控加工在机 械制造业中发挥着日益重要的作用，因此以其为背景出现了一批优秀的应用软件，这 些软件基于已被生产实践检验的实体造型核心系统(如Parasolid)，具有先进的管理基础、 强大的工程背景、完善的操作功能和专业化的技术服务，能够显着地提高制造业的整 体经济效益，因此很快便赢得了广大CADCAM用户的青睐。国内在这方面的研究工 作始于20世纪80年代末，现在有了很大的进步。如华中理工大学和清华大学合作研制 的加工过程仿真器MPS，由哈尔滨工业大学在国防科工委“八五”科研项目柔性制造 系统FMS关键技术研究计划支持下开发的数控加工过程三维动态图形仿真器NCMPS， 大连理工大学开发的CSmIU仿真系统，以及合肥工业大学开发的NCGAPT4系统等。 但以上所开发的系统精度检验的能力较低，且皆以工作站为硬件基础。这种功能上的 局限性和运行软件所需要的昂贵硬件投资限制了软件系统的推广应用。为此，哈尔滨 工业大学刘华明教授开发了一套基于微机的复杂曲面数控加工仿真验证软件包，该系 统是在自己独有的复杂曲面离散技术的基础上构建的。这种技术极大地降低了仿真验 证系统对硬件的要求，即使在NC程序验证过程中，用户也可以随意选择任意角度观察 加工过程，使加工精度验证能够以一种更加简单的方法得以实现。另外该系统的开发 是以COM技术为基础的，系统的各项功能皆以组件(COMPONENT)的形式存在，使系统 更便于维护和升级换代。 4 1.4 数控仿真系统发展趋势数控仿真系统发展趋势8 8 数控仿真提供了一种快速验证数控程序的方法，是 CAD /CAM 的一项重要技术之 一，现在国内外绝大多数已开发研制出的数控仿真系统都是几何仿真系统。在现代加 工生产中，为提高生产效率，获得较高的加工精度，决定性的一步是，在加工之前能 够给出加工参数的合理评判及对产品质量的合理预测。如果我们能够建立起一个基于 产品质量预测与分析的数控仿真系统，一方面它既可以对工件及刀具作出精确的几何 描述，对数控程序进行验证；另一方面又可以对加工过程中任意时刻的几何信息进行 提取(如切屑厚度，切屑几何形状，刀刃与工件啮合部分) ，根据数控加工过程的动力 学模型，对影响加工质量的因素进行科学的预测，来获得优化的加工过程参数(如合适 的刀具，进给率等) 。通过建立一个这样的仿真系统，在实际加工之前不仅可以获得 优化的切削加工参数，避免了传统的加工参数依照手册或经验的保守选择，充分发挥 了机床的潜能，大大提高了生产效率，而且可以对加工产品的精度进行预测，给出满 足加工要求的误差补偿方法，设计出合理的切削工艺方案。只有这样，数控仿真系统 才会发挥更大的作用，才能成为完善的、真正意义上的仿真系统。 1.5 本课题的研究内容及方法本课题的研究内容及方法 基于 VERICUT 的建模技术9，分析虚拟机床的整个建模过程。以数控车削机床 作为实例，应用了 Pro/e 软件10的三维实体建模和典型零件的图形编程，在 VERICUT 平台上实现数控车削模拟仿真加工。 本文提出的数控车削加工教学实验仿真，对数控加工仿真的若干关键技术进行了 研究，以此为基础建立了数控加工仿真系统并应用到教学中。学生利用此系统可以在 计算机上模拟加工环境和数控加工的过程，校验整个机床加工过程和加工程序的准确 5 性，来帮助学生清除编程错误和优化切削参数，从而提高加工效率。 第二章第二章 数控车床选择及其建模数控车床选择及其建模 2.1 选择数控车床选择数控车床 本文选用浙江凯达机床有限公司生产的CK6125S普通四刀位数控车床，运用Pro/e 三维建模技术对数控车床进行1：1的测绘。凯达CK6125S的参数见图2-1。 6 图 2-1 2 .2 选用三维建模软件选用三维建模软件 2.2.1 典型三维建模软件简介 下面来简单介绍下目前社会上最流行的几款建模软件 1SolidWorks Solidworks 是生信国际有限公司推出的基于 windows 的机械设计软件。生信公司 是一家专业化信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际 cad/cae/cam/pdm 市场同步。该公司提倡的“基于 windows 的 cad/cae/cam/pdm11桌面 集成系统”是以 windows 为平台，以 Solidworks 为核心的各种应用的集成，包括结构 分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等12，为中国企业提供了梦寐以求的解决 方案。 Solidworks 是微机版参数化特征造型软件的新秀13，该软件旨在以工作站版的相 应软件价格的 1/41/5 向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化 的实体造型实用功能。 Solidworks 是基于 windows 平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实 现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。 该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适 中。 2UniGraphics(UG) UG 是 Unigraphicssolutions 公司的拳头产品。该公司首次突破传统 CAD/CAM 模 式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在 UG 中，优越的参数化和变量化技术与 7 传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大 多数 cad/cam 软件厂商所采用。 UG 最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等 功能发展起来的软件。90 年代初，美国通用汽车公司选中 ug 作为全公司的 CAD/CAE/CAM/CIM 主导系统，这进一步推动了 UG 的发展。1997 年 10 月 Unigraphicssolutions 公司与 Intergraph 公司签约，合并了后者的机械 CAD 产品，将微 机版的 Solidedge 软件统一到 parasolid 平台上。由此形成了一个从低端到高端，兼有 unix 工作站版和 windowsnt 微机版14的较完善的企业级 CAD/CAM/CAE/PDM 集成系 统。 3Pro/Engineer pro/engineer 系统是美国参数技术公司(parametrictechnologycorporation，简称 ptc) 的产品。ptc 公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 cad/cae/cam 的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械 cad/cae/cam 领域的新标 准。利用该概念开发出来的第三代机械 cad/cae/cam 产品 pro/engineer 软件能将设计至 生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实 现所谓的并行工程。 pro/engineer 系统主要功能如下: (1)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方。 (2)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。 (3)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。 (4)容易使用，可以极大地提高设计效率。 pro/engineer 系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整 8 个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。pro/engineer 建立在工作站上， 系统独立于硬件，便于移植。 2.1.2 采用 Pro/e 对数控车床建模 这些三维软件的建模技术都是非常好用的，鉴于作者对 Pro/e 了解更多，故数控车 床的建模均采用此软件。 第三章第三章 VERICUT 仿真软件与其它仿真软件的比较仿真软件与其它仿真软件的比较 3.1 VERICUT 软件在加工仿真方面的特点软件在加工仿真方面的特点 VERICUT 最大特点是可仿真各种 CNC 系统，既能仿真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM 后置处理的 NC 程序15，其整个仿真过程包含程序验证 、分析、机床 仿真、优化和模型输出等 。 3.1.1 功能 VERICUT 软件是美国 CGTECH 公司16开发的数控加工仿真系统，由 NC 程序 验证模块、机床运动仿真模块、优化路径模块、多轴模块、高级机床特征模块、实 体比较模块和 CAD/CAM 接口等模块组成，可仿真数控车床、铣床、加工中心、线 切割机床和多轴机床等多种加工设备的数控加工过程，也能进行NC 程序优化， 缩短加工时问、延长刀具寿命、改进表面质量，检查过切、欠切，防止机床碰撞、 超行程等错误 ；具有真实的三维实体显示效果，可以对切削模型进行尺寸测量，并 能保存切削模型供检验、后续工序切削加工 ；具有 CAD/CAM 接口，能实现与 UG. CATIA 及 MasterCAM 等软件的嵌套运行。 VERICUT 软件目前已广泛应用于 9 航空航天、汽车、模具制造等行业，其最大特点是可仿真各种CNC 系统，既能仿 真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM 后置处理 17的 NC 程序，其整个仿真过程包含 程序验证、分析、机床仿真、优化和模型输出等 。 3.1.2 在数控机床加工过程的应用 VERICUT 是一款专为制造业设计的 CNC 数控机床加工仿真和优化软件。取代 了传统的切削实验部件方式， VERICUT 通过模拟整个机床加工过程和校验加工程 序的准确性 ，来帮助您清除编程错误和改进切削效率。 VERICUT 模块介绍： * Verification 仿真、验证和分析三轴铣削、钻削、车削、车铣复合和线切割刀 路 * Machine Simulation 建立并仿真 CNC 机床及各种控制系统，检验机床乾涉与 碰撞 * OptiPath 通过修改切削速度，优化刀路，实现高效切削 * Model Export 将仿真后的模型以 IGES 或 STL 格式输出 * Multi-Axis 仿真与验证四轴与五轴铣削、钻削、车削和车铣复合加工 * Advanced Machine Features 增强 VERICUT 仿真高级加工功能的能力 * Machine Developers Kit 增强 VERICUT 仿真复杂机床的功能 * CNC Machine Probing 模拟机床探测头操作，减少潜在错误，节省购买探测 设备的成本 * Inspection Sequence 快速准确地为用户提供零件加工过程中的各部位尺寸， 并以 PDG、TXT 或 HTML 的格式输出，供各个部门引用 * EDM Die Sinking 模拟验证电火花加工，支持多电极加工 10 * AUTO-DIFF 通过比较设计模型与 VERICUT 输出模型，进行过切检查 * Cutter/Grinder Verification 验证多轴磨削 * Cutter/Grinder Machine Simulation 模拟多轴磨削，检验机床碰撞 * CAD/CAM Interfaces CAD/CAM 软件与 VERICUT 的接口 * Mold & Die 模具行业专用模块 18。该模块集中了模具行业常用的 VERICUT 功能(三轴加工、线切割、电火花加工 、Auto-diff 功能、优化功能 )，节约用户在 软件上的投资 。 3.2 其它数控仿真软件的特点其它数控仿真软件的特点 代表性的产品有宇航，宇龙，斯沃等数控仿真系统 19，一些数控系统生产商 也可能推出自己的仿真软件 。 这些数控仿真系统就是模拟真实数控机床的操作 ，学习数控技术、演示讲解 数控操作编程、工程技术人员检验数控数序防止碰刀提高效益的工具软件。 通过在 PC 机上操作该软件，能在很短时间内掌握各种系统数控车、数控铣及 加工中心的操作。 软件本身操作简明，不学即会，无须使用者浪费精力去学软件本身；使用软件 时只须结合各厂家的机床操作说明书和机床编程说明书使用。 数控车有 G71、G72、G73 等指令的模拟 20。但是对一些复杂指令往往不能操 作，比如宏程序等，适用比较简单的教学零件加工仿真。 第四章第四章 在在 VERICUT 中的切削仿真中的切削仿真 本章采用软件是 VERICUT 6.1.2 版本，单位采用 mm 制，目录设置在的 D:/2Xche(本章涉及的.stl 均由 Pro/e 建模保存副本后的文件) 11 4.1 创建一个车削项目创建一个车削项目 4.1.1 加载车床整体模型 开始一个新的项目文件。 运行 VERICUT 应用程序。 选择 File New Project millimeter 菜单命令。 选择工具条上按钮设定你的工作路径。 在工具条上单击图标，显示项目树窗口。 在 Project tree(项目树)中，右击 Setup：1，从系统弹出快捷菜单中选择 Expand All Children 选项，如图 4-1 所示。 图 4-1 1.开始加载车床外壳 (1)在菜单栏单击菜单命令，如图所示。 12 图 4-2 (2)接下来为系统添加车床的三维模型，右击 base 后弹出对话框后，单击 Component Attributes 菜单弹出如图 4-3 所示，选择文件 base.stl 打开。 图 4-3 (3)按 Add，单击 OK，车床外壳添加成功，如图 4-4 所示。 13 图4-4 2.开始加载车床 Z 向导轨 (1)单击菜单命令，右击 base 后弹出对话框后，单击 append 再选 Zlinear 弹出 如图 4-5 所示 Z(0，0，0)。 图 4-5 (2)右击 Z(0，0，0)图标，弹出对话框后，单击 Component Attributes 菜单弹出 如图 4-6 所示，选择文件 z.stl 打开并设置其他选项如 4-6 所示。 14 图 4-6 (3)按 Add，单击 OK，车床 Z 向导轨添加成功 ，如图 4-7 所示。(坐标在 Pro/E 里已经设置好，假如没有，在图 4-6 中 position 选项进行设置)。 图4-7 3.开始加载车床 X 向导轨到 Z 向导轨 (1)单击菜单命令，右击 Zlinear 后弹出对话框后，单击 append 再选 Xlinear 弹 15 出如图 4-8 所示 X(0，0，0)。 图 4-8 (2)右击 X(0，0，0)图标，弹出对话框后，单击 Component Attributes 菜单弹出如 图 4-9 所示，选择文件 x.stl 打开并设置其他选项如图 4-9 所示。 图 4-9 (3)按 Add，单击 OK，车床 X 向导轨添加成功 ，如图 4-9 所示。(坐标在 Pro/E 里已经设置好，假如没有设置，在图 4-9position 选项进行设置)。 4.开始加载车床刀架 (1)单击菜单命令，右击 Xlinear 后弹出对话框后，单击 append 再选 B turret(Y 16 轴上的一个旋转机构)弹出如图 4-10 所示 turret B(0，0，0)。 图 4-10 (2)右击 turret B(0，0，0)图标，弹出对话框后，单击 Component Attributes 菜单弹 出如图 4-11 所示，选择文件 turret.stl 打开并设置其他选项如图 4-11 所示，然后单击 Add。 如图 4-11 17 (3)如图 4-12 所示 position 选项进行设置，Position(600，0，0)和 Angles(90，0，0)。 图 4-12 (4)单击 OK，车床 Turret B 添加，如图 4-13 所示。 18 图 4-13 (5)右击 STL 选 Modify，如图 4-14 设置 Position(0，0，-47)和 Angles(-90，0，0)。 图 4-14 19 (6)单击 OK，成功加载刀架模型，如图 4-15 所示。 图 4-15 5.开始加载车刀 (1)单击菜单命令，右击 turret B 后弹出对话框后，单击 append 再选 tool 弹出 如图 4-16 所示。 图 4-16 (2)右击 Tool1，设置如图 4-17 至 4-19 所示 20 图 4-17 图 4-18 21 图 4-19 (3)同理，设置其余刀具，四把刀具加载完成，如图 4-20。 图 4-20 (4)完成的效果，如图 4-21。 22 图 4-21 6.开始加载车床主轴系统 (1)为系统添加车床主轴系统的三维模型，右击 base 后弹出对话框后，单击 append 选 Spindle，如图 4-22 所示。 图 4-22 (2)右击 Spindle 后，再单击 Component Attributes 弹出对话框，选择文件打开 spindle.stl 并设置其他选项如图 4-23 所示。 23 图 4-23 (3)按 Add，单击 OK，成功加载主轴三维模型，如图 4-24 所示。 图 4-24 7 .保存车床模型组件为 cl-20.mch 文件，保存项目名为 chechuang.vcproject。 24 4.1.2 加载车床控制系统 1.加载车床控制文件：fan18it 控制系统。 在 Project tree(项目树)中，右击 CNC Machine，从系统弹出的下拉菜单中选择 CNC Machine 菜单命令。 在 Machine 选项组的下拉列表框中选择 cl-20.mch 文件。 在 Control 选项组的下拉列表中选择饭 fan18it.ctl 文件，如图 4-25 所示。 图 4-25 2.单击 OK 按钮。 4.1.3 创建车刀 1打开项目文件“turning_tools.VcProject” 。 运行 VERICUT 应用程序。 选择 File Open 菜单命令，系统弹出 Open Project 对话框。 在 Shortcut 下拉列表框中选择 Training 选项 选择文件 turning_tools.VcProject。 单击 Open 按钮确认打开文件。 选择工具条上按钮设定你的工作路径。 显示项目树 Project Tree 。 25 2创建刀具 #1， 80 degrees 金刚石刀片 在 Project tree(项目树)中，右击 Setup:1，从系统弹出的快捷菜单中选择 Expand All Children 菜单命令。 在 Project tree(项目树)中，右击Tooling：Turning_tools，从系统弹出快捷菜单中 选择Tooling Manager菜单命令。 在 Tooling Manager 界面中，选择主菜单 Add Tool New Turn 菜单选项，系统 弹出 Tool ID 窗口。 在 Insert Type 下拉列表框中选择 C-80 degree diamond 选项。 在 General Insert 选项组中，输入： L-Length = 13 Thickness = 5 R-Corner Radius = 8 A-Lead Angle = 5 在 Color 下拉列表框中选择 6：Light Goldenrod 选项。 单击 Add 按钮如图 4-26 所示。 图 4-26 注意：同样的在视图中旋转命令可以在刀具管理器中使用。 3添加一个已经通过扫掠生成的刀杆。 在 Tool Component 选项卡左上方 Component Type 下拉列表框中选择 Holder 选项。 26 选择Model file 按钮。 在 Model file 选项组中，选择 Browse按钮。 在 Shortcut 下拉列表框中，选择 Training 选项。 在 File 文本列表框中选择 turning_tool_holder1.swp。 单击 Open 按钮。 单击 Add 按钮。 单击 Assembly 标签。 单击 Rotate 标签。 在 Increment 文本框中输入 90，然后单击右侧 X-，Y-按钮，如图 4-27 所示。 图 4-27 4完成刀具创建，图 4-28 所示。 图 4-28 5保存为 tool.tls，退出。 27 4.1.4 添加毛坯 这一节开始添加毛坯， 图 4-29 1File Open chechuang.vcproject，在 Component tree(组件树)中右击 Fixture 如图 4- 29 弹出下拉菜单中选择命令 AppendStock。 右击 Stock 从系统弹出下拉菜单中选择 Component Attributes 菜单命令，设置参数见 图 4-30。 28 图 4-30 Position 设置为(0，0，76.2)。 完成毛坯的创建。 4.1.5 选择加工程序 在 Project tree(项目树)中，双击 NC Programs 选项，系统弹出 NC Programs 窗口。 在 NC Programs 界面中，单击 Add按钮。 选择 D:/2Xche/2007-03-20cz-no1.cut。 单击 Open 按钮。 单击 OK 按钮关闭 Open 窗口。 4.1.6 添加一个刀具库 在 Project tree(项目树)中，右击 Tooling，从系统弹出的下拉菜单中选择Open 菜 单命令。 选择 D:/2Xche/tool.tls 29 单击 Open 按钮。 4.1.7 为加工程序零点创建一个坐标系 Component tree(组件树)中右击 Stock 后单击 AppendDesign，生成 Design(0，0，0)。该点也就是坐标点，也即圆柱毛坯的端面圆心。 4.2 VERICUT 切削仿真切削仿真 4.2.1 圆柱毛坯在 VERICUT 车削仿真 File Open chechuang.vcproject，因为数控车床的系统仿真建模工作已经做好，现 在单击主窗口右下角Play 按钮就可以看到仿真效果。零件仿真加工前如图 4-31 所示。 零件仿真加工前(图 4-31) 零件仿真加工后如图 4-32 所示。 30 零件仿真加工后(图 4-32) 该软件支持多视图仿真画面，最多可以同时提供四个视图，包括 workpiece ，machine，machine/cutstock，profile 四种方式，能更直观明了的看到整个加工过程， 如图 4-33。 图 4-33 4.2.2 发现并检查错误 1.设置在每处错误停止 VERICUT 系统仿真 在 Project tree(项目树)中，右击 Project: chechuang 单中选择“ Motion”命令， 弹出 Motion 对话框，如图 4-34 所示。 31 图 4-34 在该对话框中可以随意设置加工仿真的过程控制，也包括刀具的显示状态，还可以优 化刀具长度来提高切削刚度等等功能。 2.在信息栏浏览错误 拖动 VERICUT 下方信息提示栏右侧滚动条，全部的错误信息被临时记录。你能向 上拖动滚动条检查全部的错误，如图 4-35 所示。 图 4-35 3.系统仿真复位并重复切削 32 在主窗口右下角单击Reset按钮，系统仿真复位。从系统弹出的对话框中选择 Yes按钮，如图4-36所示。 图 4-36 复位对话框 再主窗口右下角单击Play to End 按钮 第五章第五章 VERICUTVERICUT 仿真软件在教学上的应用仿真软件在教学上的应用 51 VERICUT 仿真软件在教学上的应用仿真软件在教学上的应用 近几年，为了支持国家 3 年培养 50 万新技师计划，各学校用在教学一线的数控机 床数量有明显的增长，但与实际的教学需求还是有很大的差距。数控设备价格昂贵， 操作当中稍有疏忽都可能导致安全事故，且在实际操作中消耗大量的刀具、钢材。为 了解决这些矛盾，仿真软件被大量应用到数控专业的教学中，并且发挥了很大的作用。 其中 cgtech 公司的 VERICUT 软件是仿真技术比较成功的软件之一，在通用机械，特 别是军工、航天等领域已经广泛应用，在机械加工仿真软件中处于绝对领先地位。经 过几年的尝试，我已把 VERICUT 仿真软件已经应用于数控教学过程中，使其在高技 能人才的培养方面开始崭露头角，今后也必将成为培养数控高技能人才的重要工具。 目前我国紧缺的不是数控机床操作工，而是具有较高工艺能力的技师和高级技师。 传统的仿真软件是基于机床面板操作的仿真软件，其适用对象为数控机床操作中级工 或高级工。而 VERICUT 是基于工艺过程21的仿真软件，可以还原真实的车间加工过 程，及时发现工序划分、工件定位、装夹中存在的工艺漏洞或隐患，是面向技师或高 33 级技师的仿真软件。通过近几年对 VERICUT 软件在生产、教学中的应用探索，介绍 VERICUT 在高技能数控人才教学过程中如何应用。 5.1.1 在 VERICUT 中图形界面的构建22 1、机床模型：内置机床模型，涵盖了国际知名的数控机床，并且支持用户自定义 机床模型。多轴机床是一个国家数控技术应用水平的体现，VERICUT 支持 4 轴、5 轴 加工中心以及车铣中心机床的建模。通过定义和教学用数控机床一模一样的模型，在 课堂上完成学生与实际机床的零距离接触，使学生可以在计算机上直观的看到车间机 床的加工情况。 2、刀具模型：通过内置刀具管理系统对刀具、刀柄系统进行建模，包括车刀、镗 刀、球刀、成型刀、等常见刀具，及钻夹头、弹簧夹套、强力铣、热膨胀等各类刀柄。 对于比较特殊的刀具(例如：自制刀具等)、刀柄还可以通过外部 CAD 软件进行建模。 3、夹具系统建模：对于虎钳、压板等简单的夹具可以直接造型。对于各类组合夹 具、专用工装等比较复杂的装夹系统23，同样通过外部