基于UG和VERICUT的車銑復合加工實訓教學研究

田洪江　閻兵

摘 要：隨著對產品質量及加工效率要求的不斷提高，車銑復合加工不斷發揮著重要作用。以典型螺紋軸的車銑復合加工為例，介紹基于UG和VERICUT的車銑復合加工實訓教學。介紹了車銑復合零件加工流程，制定了加工工藝過程單，生成了較為合理的NC加工程序。利用VERICUT軟件構建了車銑復合機床，并設定機床參數，對零件進行加工仿真。通過分階段教學方式，用UG數控加工與VERICUT機床仿真相結合的方法，大大縮短了車銑復合加工零件編程時間，降低教學和生產成本，節省加工設備和資源的消耗。

關鍵詞：車銑復合加工；實訓教學；UG；VERICUT；分階段

在數控加工中，隨著產品結構的復雜程度不斷提高，對產品質量的要求也日益嚴格，縮短周期和提高效率越來越重要，但是大量的加工工序都比較分散，從工序集中和提高裝夾效率上來看，單純的車削和銑削加工方法，不能滿足復雜零件的加工。車銑復合加工的出現提高了數控加工的效率，車銑復合加工設備的主要優勢在于加工工藝更加靈活、工序更加集中，從而可以縮短產品制造工藝鏈、提高工藝的有效性、減少零件在整個加工過程中的裝夾次數、提高位置加工精度。

隨著我國制造領域的產業升級，培養懂數控車銑復合加工技術的復合型人才已成為職業院校培養人才的方向之一。但車銑復合加工技術的學習難度比較大，要求既要具備數控車編程與操作的知識，又要具備數控銑編程與操作知識。加工零件的結構越復雜，程序就越繁瑣，加工安全不易保證，加工設備少且昂貴。為保證車銑復合數控加工程序的準確性和安全性，使用UG軟件編程和VERICUT軟件加工仿真的方法，能很好解決車銑復合加工零件編程和加工安全等問題。利用仿真加工，可以驗證數控程序的正確性，增加程序的可信度；模擬數控機床的實際加工，檢測潛在的干涉碰撞錯誤，有效保證教學的安全性。

一、車銑復合加工實訓教學

目前在我國機械制造領域里車銑復合加工的利用率并不高，原因在于我國應用車銑復合加工技術時間還很短，適用于各種零件的車銑復合加工工藝、數控編程技術、后置處理以及仿真技術尚處于發展應用階段，針對這一塊的應用研究還處于摸索階段。這樣對車銑復合加工實訓教學提出了更高的要求。

在車銑復合加工實訓教學中要強調加工仿真模擬的必要性。由于車銑復合加工機床的運動部件比較多、功能相對復雜，加工的零件結構也比較復雜，如果不進行加工仿真，可能會損壞工件、刀具等。因此編制程序后加工仿真就顯得尤為重要。

車銑復合加工教學的目的是讓學生了解車銑復合加工機床的結構、原理及特點；能完成車銑復合加工機床操作和制定基本加工工藝；能利用UG軟件編制加工程序；能應用VERICUT軟件進行加工仿真；能進行零件的合理加工。車銑復合加工教學的重點是能制定合理的車銑復合加工工藝、工件定位及裝夾方法和選用合理的加工刀具；能合理的編制加工程序并進行高效加工。

二、分階段教學的實施過程

車銑復合實訓的教學應分階段、循序漸進的進行，從教學的質量和教學安全角度出發，把車銑復合實訓教學分成四個階段。下面以螺紋軸車銑復合加工為例介紹車銑復合實訓教學四個階段的實施過程。螺紋軸三維模型如圖1所示。

1.第一階段：編制加工工藝

車銑復合加工可通過一次裝夾（或盡量減少裝夾次數）完成對圖1所示零件的加工，其中包括車削、銑削、鉆削，從而提高零件的加工效率和加工精度。圖2是NX加工過程中的流程圖，它表明了創建和處理刀路的過程步驟。

毛坯長為58mm，直徑為40mm的鋁棒。表1描述了車銑復合零件加工過程，包括工序號、加工地點、工序內容、工序名和刀具描述。

2.第二階段：基于UG軟件的程序編制

（1）創建車削、銑削、鉆削加工坐標系。

（2）創建車削、銑削、鉆削幾何體。

（3）創建刀具

①T1_OD_80_L 80°外圓粗車刀

②T2_OD_35_L 35°外圓精車車刀

③T3_OD_GROOVE_L 刀寬4mm的切槽刀

④T4_OD_THERAD_L 60°三角螺紋車刀

⑤T5D12銑刀

⑥T6_DRILLING_D6麻花鉆

（4）創建操作，生成刀軌

①精車右端面

單擊“創建”工具欄上的“創建工序”按鈕，設置各參數，彈出“面加工”對話框，設定參數并編輯“切削區域”。設置“切削區域”，“非切削移動”和“進給率和速度”，最后單擊“生成”按鈕。

②粗車外表面

單擊“創建”工具欄上的“創建工序”按鈕，設置各參數，彈出“粗車OD”對話框，設定各參數。單擊“切削參數”按鈕，在“余量”選項卡中將“粗加工余量”全部設定為“0.5”，即本次加工后留出0.5mm余量，以便精加工。編輯“切削區域”，生成刀具軌跡。

③同樣的方法設定“外表面精加工”，“精車退刀槽”，“車螺紋”，“粗、精銑四面體”，“粗精銑六面體”“鉆孔”等工序。

（5）后置處理定制

車銑復合機床的車削、銑削、鉆削加工過程是獨立的，可以分別對它們進行后置處理。車銑復合機床的后置處理就是將車削后置處理、銑削后置處理和鉆削后置處理結合在一起，由系統自動區分加工類型，調用相應后置處理文件，進行后置處理。

3.第三階段：基于Vericut軟件的加工仿真

（1）車銑復合機床的構建

根據車銑復合機床運動結構，簡化建模，可通過Vericut自帶的建模工具建立模型，或者通過CAD軟件建立模型文件導入Vericut。需要建立機床的底座、主軸、工作臺、導軌、刀盤、銑削動力頭等關鍵部件的3D模型。分別選擇對應該組件中的Model節點，在Add Model選項中選擇Model File，依次添加機床模型文件，完成效果如圖3、圖4所示。

（2）機床參數設定

機床模型建好以后，還要對機床參數進行設置。設置的參數有機床起始位置、機床行程、干涉檢查設置、控制系統配置等。

①設置機床起始位置

VERICUT機床模型是按照各部件的零點位置來構造的，所以需定義機床的起始位置，使機床處于安全狀態的開始位置。

②設置機床行程

在配置下拉菜單選擇“機床設定”命令，在機床設定對話框里選擇“行程極限”標簽，選擇添加組并設定最小、最大極限值。

③設置機床干涉檢查

在配置下拉菜單選擇“機床設定”命令，在機床設定對話框里選擇“碰撞檢測”標簽，選中“開機床仿真”復選框，通過添加命令分別設置主軸、夾具、工作臺、刀具之間的碰撞檢測。

（3）加工仿真

機床參數設定完成后，添加VERICUT仿真所需的刀具、工裝、毛坯、數控程序，設置程序零點，進行零件的仿真，結果如圖5所示。

4.第四階段：螺紋軸實際加工

實際加工階段是在實際生產機床上的真實操作，其內容是：利用UG軟件傳輸編制的后處理程序、對應程序選擇及安裝刀具、設定刀具參數，按圖紙設計要求進行實際操作，保證加工產品的尺寸要求。其側重點是訓練加工實際產品的獨立操作能力，實訓時間盡量縮短以減少實習成本，提高設備的利用率和安全性。

三、結論

隨著制造技術的不斷提升，車銑復合加工技術發揮著非常重要的作用，在車銑復合機床上進行零件加工時，手工編程較為繁瑣，出錯率較高，加工安全不易保證。通過分階段教學方式，用UG軟件完成螺紋軸零件的車銑復合編程及后處理與VERICUT機床仿真相結合的方法，大大縮短了車銑復合加工零件編程時間，降低教學和生產成本，節省加工設備和資源的消耗，降低了教學中手工編程帶來的難度和錯誤率，保證了設備的安全性和有效使用。

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（作者單位：天津職業技術師范大學）