HNC—21T控制系統(tǒng)的VERICUT控制文件開發(fā)

趙華　陳甫

對(duì)華中世紀(jì)星 HNC-21T數(shù)控車系統(tǒng)進(jìn)行分析，在 VERICUT仿真軟件中配置對(duì)應(yīng)的控制文件，通過(guò) VERICUT交互界面對(duì)HNC-21T系統(tǒng)有代表性的指令和功能配置進(jìn)行探討，介紹了 VERICUT配置控制文件的一般步驟和方法，通過(guò)對(duì) NC子程序、VERICUT宏、數(shù)控宏程序等多種方法的綜合運(yùn)用，對(duì) G80外徑車削單一循環(huán)指令進(jìn)行配置。通過(guò)一個(gè)典型零件的虛擬加工，驗(yàn)證了所配置的控制文件的正確性。

一、引言

VERICUT軟件是一款美國(guó) CGTech公司開發(fā)的數(shù)控加工仿真和優(yōu)化平臺(tái)，可以真實(shí)地模擬多種加工設(shè)備的數(shù)控加工過(guò)程，能夠進(jìn)行 NC程序優(yōu)化，檢查過(guò)切、欠切，防止機(jī)床碰撞、超行程等錯(cuò)誤。VERICUT為用戶提供了大量仿真機(jī)床和控制系統(tǒng)，但對(duì)于一些非標(biāo)數(shù)控設(shè)備和國(guó)際市場(chǎng)占有率低的設(shè)備和控制系統(tǒng)，需要用戶根據(jù)自己的使用需求進(jìn)行自定義。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品日益崛起，但是 VERICUT庫(kù)中幾乎沒有國(guó)產(chǎn)數(shù)控設(shè)備及系統(tǒng)樣本。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)廣泛使用的華中世紀(jì)星 HNC-21T數(shù)控車床系統(tǒng)進(jìn)行配置，介紹了 VERICUT數(shù)控系統(tǒng)配置的一般步驟和方法，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

二、VERICUT控制系統(tǒng)

在 VERICUT中，一個(gè)完整的仿真項(xiàng)目由項(xiàng)目文件（*.vcproject）、機(jī)床文件（*.mch）、控制文件（*.ctl）、刀具文件（*.tls）及模型文件（*.stl）組成。其中機(jī)床文件包括各種運(yùn)動(dòng)軸的配置、夾具和毛坯等，即數(shù)控機(jī)床硬件；控制文件包含各種指令代碼及符號(hào)配置，即數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。VERICUT控制系統(tǒng)是虛擬的控制系統(tǒng)，任務(wù)是向VERICUT軟件解釋機(jī)床代碼，并控制虛擬機(jī)床運(yùn)動(dòng)。

用戶可以根據(jù)自己的需求直接調(diào)用 VERICUT樣本庫(kù)中已有的控制系統(tǒng)文件，也可以選用 VERICUT提供的宏在交互界面中建立新的控制文件。VERICUT的宏是開發(fā)者為了方便用戶使用，開發(fā)的一些程序塊，供用戶選擇使用，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的某些動(dòng)作，也可以配置系統(tǒng)指令。VERICUT控制系統(tǒng)與實(shí)際控制系統(tǒng)十分相似，因此用戶在建立控制系統(tǒng)時(shí)可以按照系統(tǒng)編程說(shuō)明書對(duì)控制系統(tǒng)的功能和指令逐一進(jìn)行配置，也可以僅對(duì)用戶需要的功能進(jìn)行選擇性的配置。

自定義控制系統(tǒng)文件，可以選擇某一 VERICUT庫(kù)內(nèi)的控制文件作為模板，在模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。一般，VERICUT控制系統(tǒng)的制定包括以下幾個(gè)方面：Word Format（字格式的定義），G-Code Processing（代碼定義），Control Settings（控制系統(tǒng)設(shè)置）， Adv.Options（高級(jí)選項(xiàng)）。VERICUT可以支持一般的標(biāo)準(zhǔn)代碼，但是對(duì)一些非標(biāo)準(zhǔn)代碼和格式需要進(jìn)行定義。Configuration（配置）> Word Format（字格式），打開 Word Format window（字格式定義窗口），定義指令字格式。Configuration（配置）>G-Code Processing（代碼定義），定義每一個(gè)字的功能。下面選取 HNC-21T系統(tǒng)具有代表性的指令和功能進(jìn)行配置。

三、編程方式設(shè)置

1.絕對(duì)值編程與相對(duì)值編程

格式：G90/ G91。說(shuō)明：G90是絕對(duì)值編程，指令后面的 X、Z表示 X軸、 Z軸的坐標(biāo)值；G91是相對(duì)值編程，用U、W或G91指令后面的 X、Z表示 X軸、 Z軸的增量值，G90為缺省值。Configuration（配置）>Word Format（字格式），打開Word Format window（字格式定義窗口），定義字 U、W如表 1所示。

表 1U、W字格式的定義

Name名稱 Type類型 Sub Type子類型 Inch Method英制類型 Inch Format英制格式 Metric Method公制類型 Multiple系數(shù)

U Macro Numeric Decimal 3.4 Decimal No

W Macro Numeric Decimal 3.4 Decimal No

Configuration（配置）> G-Code Processing（代碼定義）> Word/Address，對(duì)絕對(duì)值編程 G90與相對(duì)值編程 G91進(jìn)行設(shè)置如圖 1所示。

2.直徑方式編程和半徑方式編程

格式：G36/G37。說(shuō)明：G36為直徑編程，G37為半徑編程，G36為缺省值，機(jī)床出廠一般設(shè)為直徑編程。首先通過(guò)程序測(cè)試系統(tǒng)模板的默認(rèn)編程方式，經(jīng)過(guò)測(cè)試調(diào)用的該模板的默認(rèn)編程方式是直徑方式編程，因此 G36直徑編程和 G37半徑編程的 G代碼配置如圖 2所示。

四、宏程序功能

HNC-21為用戶配備了宏程序功能，用戶可以使用變量進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算，此外宏程序還提供了循環(huán)語(yǔ)句、分支語(yǔ)句和子程序調(diào)用語(yǔ)句。以IF、ELSE、ENDIF語(yǔ)句為例，格式定義如表 2所示。

表 2宏程序語(yǔ)句格式定義

Name名稱 Type類型 Sub Type子類型 Inch Method英制類型 Metric Method公制類型 Multiple系數(shù)

IF Macro（宏） Numeric Decimal（十進(jìn)位） Decimal（十進(jìn)位） No

ELSE Macro None

ENDIF Macro None

Configuration（配置）> G-Code Processing（代碼定義）> Word/Address> Branching，對(duì)語(yǔ)句的功能進(jìn)行設(shè)置，如圖 3所示。

五、車削循環(huán)

切削循環(huán)通常是用一個(gè)含 G代碼的程序段完成多個(gè)程序段指令的加工操作，使程序得以簡(jiǎn)化。VERICUT提供了豐富的宏，可以對(duì)一般的循環(huán)命令通過(guò) G-CodeProcessing進(jìn)行配置，但是也有些特殊的或者不經(jīng)常使用的循環(huán)指令無(wú)法用宏來(lái)實(shí)現(xiàn)，這時(shí)可以使用子程序的方法進(jìn)行定義。本文以 G80為例說(shuō)明 VERICUT中通過(guò)子程序的方法對(duì)循環(huán)指令進(jìn)行配置的方法。

格式：G80 X_Z_I_F_。說(shuō)明：G80為外圓輪廓內(nèi)外徑單一車削循環(huán)，循環(huán)路線如圖 4所示； X、Z為絕對(duì)值編程時(shí)切削終點(diǎn) C在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，如果是增量坐標(biāo)編程，則用 U、W表示；I為切削起點(diǎn) B與切削終點(diǎn) C的半徑差。

六、結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床正向著多功能、多主軸和多通道等方向發(fā)展，數(shù)控仿真技術(shù)日益重要，VERICUT越來(lái)越得到廣大機(jī)床用戶的認(rèn)可。本文通過(guò)對(duì)華中世紀(jì)星 HNC-21T數(shù)控車系統(tǒng)部分指令和功能的配置，介紹了在 VERICUT中自定義數(shù)控控制文件的一般步驟和方法，并通過(guò)對(duì)VERICUT宏、子程序等方法的應(yīng)用，配置循環(huán)指令 G80。通過(guò)對(duì)一個(gè)能夠覆蓋本文所有配置功能的零件進(jìn)行虛擬加工，如圖 6所示，驗(yàn)證了配置的正確性。