NX10.0 CAM編程模塊與VERICUT仿真技術的加工應用

張洲碩

（遼寧豐田金杯技師學院，遼寧 沈陽 110015）

1 CAM編程與數控仿真概況分析及應用流程

1.1 數控編程的分類與特點

在數控加工過程中除工藝和機床設備外，程序的編輯和處理尤為重要。程序處理分為手工處理和計算機輔助處理2 種形式[1]。手工處理是數控編程的基礎，在沒出現CAM輔助軟件之前，這是最重要的編程加工手段之一。即便是今天，在生產中對于簡單的二維平面類零件或是需要使用機床內部宏程序來完成加工的零件，通常還是會采用這種方式來處理。但對于大型模具和大型零件類產品，手工處理難以滿足加工需求。這是因為這類零件通常在粗加工時毛坯去除體積較大，并且精加工時要完成的結構形狀非常復雜，手工無法處理，即使勉強處理也會影響產品精度和生產效率。為此我們往往需要借助計算機CAM 輔助軟件進行點位的處理，并自動生成走刀路線。市面上這類軟件很多，其中NX10.0 在各大企業中應用最為廣泛。

1.2 數控程序的后置處理

雖然CAM 輔助軟件可以自動生成加工走刀路線，但這些路線僅是軟件中的刀軌點位數據，這樣的數據文件是無法直接輸入數控機床中進行加工的，因為數控機床的數控系統只能識別對應的ISO 代碼，例如我們常說的G 代碼指令，所以我們還要對軟件生成的這些刀軌點位數據進行后置處理，真正地把這些刀軌點位數據轉換成數控機床系統可以識別的G 代碼指令并進行加工。

1.3 數控程序安全性分析的方法與意義

在實際加工之前一定要檢查數控程序的正確性和安全性，防止在加工中出現零件的質量問題和機床碰撞事故。傳統的程序檢查和碰撞分析都是憑借編程人員的工作經驗和軟毛坯試切來完成的，這樣既不可靠又影響生產效率，一旦在進口設備上出現碰撞問題，將會產生極大的經濟損失。

目前碰撞分析最有效的方法就是在計算機中使用數控仿真軟件來建立一個虛擬的加工環境，在實際加工之前先在該環境中模擬加工，模擬結果會在計算機中直接顯示出來，其中程序語法錯誤、碰撞情況、過切檢查、殘料分布還可以通過報告的形式體現出來。這樣就可以直觀、高效、可靠地完成數控代碼的驗證。市面上數控仿真類的軟件也比較多，VERICUT 軟件作為專業的工業級別仿真軟件其功能完整，模擬準確率極高，除驗證程序功能外還有合理高效的數控程序優化解決方案。該文就以VERICUT 數控仿真軟件為例來分析程序代碼的可靠性。

1.4 自動編程與數控仿真在加工中應用流程

下面以NX10.0 和VERICUT 這2 款軟件為例研究其在數控加工中的具體應用流程。加工對象如圖1 所示是一個三維曲面的模具凸模仁。按圖1 所示流程進行CAM 軟件編程的前期處理，并生成加工刀軌文件，再通過NX10.0 的Post-build 后置文件將刀軌文件轉換為數控機床系統的指令代碼[2]。最后在VERICUT 軟件中1 ∶1 的建立與實際加工環境相同的數控仿真環境，將后置處理得到的程序代碼和所有參與加工的模型信息載入VERICUT 仿真環境中進行最終仿真驗證。

圖1 編程與仿真應用流程

2 案例零件工藝分析及NC程序處理

2.1 分析零件的結構特點選擇合理的加工策略

該零件為塑膠模具凸模，零件的曲面較多，陡峭區域和平坦區域界限比較明顯，因此在選擇走刀策略時，要根據區域的不同選擇不同的切削策略。模型面部和耳部曲面為平坦區域，適合使用固定軸輪廓銑的走刀策略，模型側壁和鼻子為陡峭區域，編程時適合使用等高加工策略來完成[3]。

2.2 劃分加工工序并確定刀具類型

編程準備工作使用NX10.0 的NC 助理功能分析零件圓角輪廓，確定最小的刀具直徑，由于曲面加工刀具多使用球頭銑刀，立銑刀用于粗加工輪廓和精加工底平面。

加工的工序如下。1） 使用D16R1.6 的立銑刀對毛坯進行整體開粗加工。2）使用D6R1 的立銑刀對上道工序進行二次開粗。3）使用D6R1 的立銑刀精加工底平面。4）使用B3 球刀對面部交界處進行第一次清根處理。5）使用B3 球刀對底部和輪廓側壁進行第一次清根處理。6）使用B6 球刀精加工鼻頭曲面。7）使用B6 球刀精加工鼻頭下部的陡峭面。8）使用B6 球刀以45°夾角精加工整個面部曲面。9）使用B6 球刀精加工陡峭側壁。10）使用B3 球刀對面部交界處進行第二次清根處理。11） 使用B3 球刀對底部和輪廓側壁進行第二次清根處理。12） 使用B2 球刀對面部交界處進行最后一次清根處理。13） 使用B2 球刀對底部和輪廓側壁進行最后一次清根處理。14） 使用B3 球刀對眼睛進行粗加工。15）用B2 球刀精加工眼睛，完成整個零件加工。

2.3 確定走刀方案自動生成走刀路線

由于加工過程復雜、刀路眾多，這里僅以第4 道工序清根為例來處理數控程序。在NX10.0 中創建固定軸輪廓的操作模式作為清根工序，注意走刀方式上分別設置平坦處使用往復式走刀，而陡峭處使用由上至下的往復橫切進行走刀[4]。設置好對應的切削參數，生成如圖2 所示的清根刀路。

圖2 加工刀路與后處理

2.4 后置處理生成NC代碼

前面提到此時NX10.0 直接生成的刀軌數據無法直接傳輸到數控機床中進行加工應用，如圖2 所示利用Post-build 制作出的NX10.0 后處理文件，將已生成的加工刀路轉換成符合加工機床要求的數控程序代碼。

3 創建VERICUT數控仿真環境驗證NC程序

在VERICUT 數控仿真軟件中按1 ∶1 的同步要求創建與實際加工一樣的仿真環境。將該仿真環境作為工作模版，通過NX10.0 與VERICUT 的無縫連接模塊NXV 將設計數據、毛坯數據、裝夾定位數據、坐標系數據、刀具信息數據、NC 程序數據、坐標偏置類型等直接加載到剛剛創建的虛假加工環境模板中進行仿真驗證。

如果不使用NXV 模塊也可將各模型數據在NX10.0 中轉換為STL 模型，然后手動將這些STL 模型添加到所創建的仿真環境的對應節點中，此時打開VERICUT 的碰撞檢查和超程報警功能并進行仿真分析。如圖3 所示，仿真結束后可以進行切削模型和設計模型的自動比對，從而直觀地判斷殘料的切除情況，如果在加工中出現碰撞情況，信息欄也會準確地指出發生碰撞的程序段位置[5]。仿真后如果程序沒有問題就可以保存程序代碼或直接聯機傳輸給機床，待實際加工時使用。

4 結語

通過將NX10.0 與VERICUT 數控仿真軟件相結合，我們在工業生產中大大提高了加工編程的效率和安全性。有效避免了在實際加工中出現突發情況，提高了加工的安全性，提升了企業的經濟效益。這兩者的結合在如今的工業生產中具有非常重大的意義。

圖3 仿真加工結果