基于Vericut的五軸動數控編程及加工仿真研究

王長清+趙強

摘 要：葉輪作為動力機械的關鍵部件，廣泛應用于船舶機械、石油化工、能源動力以及航空航天等領域，其加工技術是現代數控多軸加工的重要課題。文章通過葉輪的五軸數控加工，介紹了復雜曲面的計算機輔助程序編制和基于Vericut軟件的加工仿真環境設定方法。為復雜零件的高效數控加工提供了借鑒，還解決了實際加工過程設備碰撞等問題。

關鍵詞：多軸數控加工；MAX-PAC；Vericut；模擬仿真

1 概述

隨著數控設備的不斷普及，CAX（CAD/CAE/CAM）的應用也逐漸受到制造企業的重視，現代企業已經將產品3D模型、有限元分析、數控編程、加工仿真、機構運動分析等手段逐漸應用到產品的設計和制造過程中。在國內企業中，CAD/CAM集成化編程系統的應用也已十分成熟。

2 自動編程

葉輪是典型的需要五軸聯動加工的零件，見圖1。

葉輪分為開式、半開式、閉式三種結構，葉輪的葉型一般分為直紋面和自由曲面兩種類型，MAX-PAC是美國Concepts NREC公司開發的專業葉輪加工編程軟件。

2.1 抽取葉型數據點

首先利用NX三維建模軟件建立葉輪的三維模型，見圖2。

利用專用的數據轉換插件，將NX中的模型中的葉型數據以MAX-PAC可識別的中間格式（*.imp）導出。

2.2 生成加工程序

按照粗加工、半精加工、葉片精加工、流道精加工的順序依次選擇相應的刀具、加工方法、加工參數、加工余量等參數，最終形成加工參數。

3 Vericut模擬仿真

基于虛擬現實技術構建的虛擬機床加工環境及系統，可以全面逼真地反映現實加工環境和加工的過程，直觀“監控”全部的加工過程。

3.1 構建機床模型

通過對機床相關結構、尺寸、運動原理、操作系統等參數的收集，建立機床模型并定義機床的運動方式，確保與實際的機床功能一致。

3.2 設定夾具環境

對于模擬環境來講，除了機床本身、刀具庫，同時包括機床夾具，圖3展示了夾具在機床上實際的安裝狀態和仿真環境中的狀態。

3.3 加工仿真機刀軌驗證

在Vericut軟件的仿真環境中，不僅可以模擬零件的切削過程，還可有有效的驗證干涉和機床碰撞，見圖4。驗證程序沒有錯誤后，就可以將程序傳輸到數控機床進行加工。

4 結束語

隨著機械加工零件復雜程度、精度要求的不斷提高，數控加工程序也越來越復雜，如何保證數控程序的正確性、實現數控程序的優化，以及如何提高數控設備的利用率、降低數控機床的安全隱患就成為制造企業面臨的現實問題。

參考文獻

[1]任濤.整體葉輪的五軸數控編程與加工[J].CAD/CAM與制造業信息化，2009（04）：2.

[2]李 ，陳五一.整體葉輪插銑粗加工算法[J].計算機集成制造系，2010（08）：36.

[3]王睿.整體葉輪數控加工的工藝分析[J].職業·下旬，2012（06）：8-9.