基于VERICUT的數控宏程序仿真

陳鳳光， 馬春文

（柳州鐵道職業技術學院 機電工程系，廣西 柳州 545007）

0 引言

當 今 CAD/CAM 軟 件 ， 如 UG、Pro-E、PowerMill、MasterCAM等得到了廣泛的應用，使得自動編程成為復雜輪廓加工的主流手段，數控編程人員都偏向于使用自動編程軟件完成編程。不過對于一些規則曲線、曲面加工，若輔以使用數控系統宏程序功能將具有更高效、靈活、快捷的特點。生產應用中證明，與自動編程軟件生成數控程序相比，數控宏程序簡潔、便于修改，其占用數控系統的內存少，避免了在線加工時因長程序的傳輸速率跟不上而使機床運動出現斷滯的現象；其次，加工速度較快，加工尺寸易于參數化；第三，對于同類零件具有通用性，適合于小批量多種類加工。但宏程序因為是人工編程，程序內部有很多邏輯判斷、程序跳轉、參數賦值讀取等語句，往往會因編程人員自身考慮不周而容易出錯。因此，宏程序編好后需采取傳統的切削實驗部件方式驗證后，才能應用在生產中，這使其實際應用受到影響。

VERICUT軟件是美國CGTECH公司開發的數控加工仿真驗證系統，其不僅能夠直觀地校驗數控宏程序，清除編程錯誤。還可以模擬NC加工過程，以檢測刀具路徑中可能存在的錯誤，如過切工件、碰撞機床等。同時，可以利用VERICUT系統完成整個機床及其配套的刀具庫和夾具的建模，進行仿真加工，進而檢測加工效果。本文通過斜坡橢圓槽加工實例就此展開討論。

1 建立虛擬數控機床

1.1 機床模型構建與參數設置

首先通過CAD軟件根據實際加工機床尺寸構建機床3D實體模型組件，然后轉換成STL格式。在VERICUT中新建仿真項目文件，在模型組件樹中，創建機床邏輯結構，包括機床基座，機床X、Y和Z軸以及機床夾具，如圖1所示。然后依次導入各機床組件，構建機床模型如圖2所示。

圖1 機床3D實體模型組件樹

圖2 機床三維實體模型

通過圖3完成機床參數設置，主要設置機床行程極限和進給速度限制等。通過項目樹中添加控制器。控制器可以使用系統自帶的控制器，也可以自己構建。如果使用系統自帶的，就可以開啟系統庫，然后選擇合適的控制器，根據圖4完成相應參數的修改。

1.2 刀具建模

為了實現仿真加工，要建立相配套的刀具。右鍵選擇刀具管理庫，輸入刀具裝配件編號，導入刀具裝配件。對于具有復雜形狀的切削刃，可以利用VERICUT提供的刀具管理模塊來完成任意形狀的刀具建模。

圖3 機床參數設置

圖4 數控控制器

1.3 工件毛坯建模

用CAD軟件輸出工件毛坯3D模型和設計3D理想數模，且轉換成STL格式文件；也可以利用VERICUT系統的建模模塊，完成工件毛坯的建模，并通過設定坐標系將其安放在機床的正確位置上。

2 斜坡橢圓槽加工宏程序

下面就FANUC（發那科）數控系統加工斜坡橢圓槽進行宏程序編制。編制中采用橢圓參數方程，以橢圓參數角度為自變量，根據參數方程計算刀位點的X、Y坐標，同時通過斜坡方程計算Z坐標，由此得到宏程序如表1所示。

表1 斜坡橢圓槽宏程序

3 斜坡橢圓槽宏程序加工仿真

利用VERICUT的程序管理功能調入斜坡橢圓槽宏程序。在前述已建立好的虛擬數控機床定義毛坯，在毛坯上設定加工坐標系，通過模擬走刀分析程序的正確性，完成程序調試，軟件計算刀具軌跡如圖5所示。對調試完成的程序進行加工仿真，程序結果如圖6所示。導入零件的設計3D理想數模，通過Analysis下面的Auto-Diff工具進行比對，判斷零件是否合格，從而確認程序的正確性。至此，仿真完成。

圖6 仿真結果

4結語

本文介紹了VERICUT數控仿真軟件對數控宏程序的仿真。應用VERICUT軟件建立與實際加工相符的虛擬數控加工環境，真實地反映實際加工過程中宏程序的運行情況，可以提高宏程序可靠性，避免不必要的失誤，提高宏程序的編制效率和質量，節約生產成本，提高生產安全度，在生產實踐中有著重要的現實意義。

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