NX與VERICUT在多軸多工位環(huán)境下的智能化應(yīng)用技術(shù)

郎永兵

廣州市工貿(mào)技師學(xué)院 廣東廣州 510425

全國技術(shù)能手 郎永兵

1 序言

在多軸加工中，刀具、刀柄、主軸與夾具、機床工作臺及加工零件之間，因刀軸矢量、零件形態(tài)的關(guān)系，在實際加工中有時會發(fā)生干涉。通常CAM軟件只能對前置的刀具軌跡進行模擬校驗。VERICUT是一個獨立于CAD/CAM系統(tǒng)的第三方NC代碼驗證軟件，所有程序都要經(jīng)過VERICUT驗證后才能進入生產(chǎn)車間。VERICUT針對CAM輸出的加工程序進行多工位仿真加工，對加工中的刀具、夾具和機床各部件間的運行情況進行干涉與碰撞檢查，對仿真加工后的程序進行切削參數(shù)優(yōu)化，且提供了多種CAM軟件的接口，可與CAM軟件直接聯(lián)接。在NX軟件中，可應(yīng)用VERICUT接口，通過設(shè)定其接口參數(shù)，輸出被加工零件的模型、毛坯、夾具、刀具、加工程序、加工坐標(biāo)系及加工工位等多種信息至VERICUT環(huán)境進行仿真加工。

綜合應(yīng)用NX軟件的建模、裝配（零件裝夾）、加工和VERICUT接口等功能，可實現(xiàn)在多軸多工位環(huán)境下零件的裝夾、程序后置處理及仿真加工等智能化操作。主要操作流程如圖1所示。

圖1 主要操作流程

2 VERICUT聯(lián)接至NX的環(huán)境變量

在使用VERICUT接口功能進行仿真操作時，通常需要特定環(huán)境變量的支持才能正常運行。一般VERICUT軟件在NX之后安裝時，系統(tǒng)將根據(jù)當(dāng)前安裝的NX軟件及版本自動配置計算機的環(huán)境變量。初次使用VERICUT接口時，需對計算機的系統(tǒng)變量進行檢查、設(shè)定。VERICUT接口與環(huán)境變量見表1。

3 VERICUT項目模板的建立

項目模板文件是VERICUT仿真加工與CAM軟件聯(lián)接的基礎(chǔ)文件，主要包含數(shù)控機床的控制系統(tǒng)與機床文件。VERICUT提供了FANUC、SIEMENS和HEIDENHAIN等主流的數(shù)控系統(tǒng)文件，也提供了部分?jǐn)?shù)控機床文件。在進行多工位仿真加工時，操作者需根據(jù)實際應(yīng)用情況選擇數(shù)控系統(tǒng)與機床。下面以VERICUT8.0、DMU50五軸加工中心為例，選擇數(shù)控系統(tǒng)為iTNC 530，建立VERICUT仿真加工項目模板文件，具體操作如下。

（1）工作目錄與項目文件的建立 打開VERICUT軟件，選擇【文件】→【工作目錄】，定義保存項目模板文件的地址和文件夾；選擇【文件】→【新項目】，輸入新項目的文件名，完成新項目基本環(huán)境的建立，結(jié)果如圖2所示。

圖2 新項目基本環(huán)境的建立

（2）數(shù)控系統(tǒng)與機床的選用 在項目樹中雙擊【控制】，在控制系統(tǒng)的“庫”文件中選擇數(shù)控系統(tǒng)“hei530.ctl”，完成機床系統(tǒng)的選用；在項目樹中雙擊【機床】，在機床的“庫”文件中選擇機床文件“DMU50C.mch”。保存項目文件并選擇【文件】→【文件匯總】，將數(shù)控系統(tǒng)、機床全部匯總至工作目錄，完成仿真加工模板的建立，結(jié)果如圖3所示。

圖3 仿真加工模板

4 NX建模、裝配及編程

在NX建模與裝配環(huán)節(jié)中，需要對零件、毛坯和夾具模型根據(jù)實際使用情況進行直接建模，或者建模后應(yīng)用裝配功能對夾具體進行裝配。對于多工位加工，可應(yīng)用圖層對各個組件進行管理。下面以兩工位加工零件為例，進行仿真及加工操作。

4.1 工位1組件的裝配

以零件為父對象，建立裝配組件。裝配組件主要為夾具體模型，裝配中夾具體需按編程、加工坐標(biāo)方向正確放置。加工中的毛坯模型一般在零件文件中建立，并應(yīng)用圖層進行管理。在NX至VERICUT的接口轉(zhuǎn)換中，需設(shè)置夾具體在仿真機床中的參考坐標(biāo)。為防止夾具體與機床工作臺干涉，聯(lián)系生產(chǎn)實際，此坐標(biāo)系零點須位于夾具體底面。工位1組件的裝配結(jié)果如圖4所示。

圖4 工位1組件的裝配

4.2 工位1零件的編程與工序切削毛坯的創(chuàng)建

選用合適的加工工序，完成零件第一次裝夾刀具路徑的創(chuàng)建。零件多軸加工編程如圖5所示。在程序順序視圖中選擇【工位1】→【確認(rèn)刀軌】，選擇【3D動態(tài)】方式完成刀軌模擬切削加工。在當(dāng)前狀態(tài)下，從“刀軌可視化”選項卡“IPW”選項中，單擊【創(chuàng)建】，完成工序切削毛坯的創(chuàng)建，如圖6所示。

圖5 工位1零件多軸加工編程

圖6 工序切削毛坯的建立

4.3 工位2組件的裝配與編程

以零件為父對象，通過圖6創(chuàng)建的工序毛坯、夾具體模型建立裝配，設(shè)置夾具體參考坐標(biāo)，如圖7所示。選用合適的加工工序，完成零件第二次裝夾刀具路徑的創(chuàng)建。

圖7 工位2組件的裝配

5 接口設(shè)置與仿真加工

NX中VERICUT接口參數(shù)的設(shè)置具有實時保存功能。接口參數(shù)的設(shè)置是實現(xiàn)智能化仿真加工的重要環(huán)節(jié)。接口選項卡通過快捷鍵“Ctrl+Alt+V”或主頁選項卡下工序組中的“”圖標(biāo)打開，具體設(shè)置如下。

5.1 輸出目錄及模板文件設(shè)置

VERICUT接口的文件與操作選項卡如圖8所示。輸出目錄主要用于在仿真操作中各模型等文件的存儲地址。操作選項中的工位模板是VERICUT的仿真項目模板，一般需根據(jù)加工工藝情況，按工位分別選擇項目模板實施仿真操作。

圖8 VERICUT接口的文件與操作選項卡

5.2 幾何體相關(guān)設(shè)置

VERICUT接口模型選項卡如圖9所示，主要用于定義NX程序組需輸出的部件（零件模型）、毛坯、夾具及其位置坐標(biāo)。

圖9 模型選項卡

在操作選項卡中分別激活程序組工位1、工位2后，切換至模型選項卡，依圖10、圖11分別定義各工位的部件、毛坯、夾具及其位置坐標(biāo)。其中，VERICUT支持工位切削毛坯的保持與轉(zhuǎn)換，工位2中的毛坯可先不定義。部件模型主要應(yīng)用于仿真加工后與切削模型的比對，在工位2中定義即可。

圖10 工位1模型

圖11 工位2模型

5.3 程序后處理及NC文件加載

在接口選項中選擇合適的后處理文件，在操作選項卡中分別激活程序組工位1、工位2后，從程序選項中分別添加G代碼文件，如圖12所示。

5.4 模型、刀具輸出相關(guān)設(shè)置

在接口選項中能對模型的輸出類型、格式，以及參考坐標(biāo)和刀具的輸出方式等進行設(shè)置。其中，需特別注意模型輸出中的坐標(biāo)系與刀具的輸出方式，一般設(shè)置結(jié)果如圖13所示。

5.5 G代碼偏置設(shè)置與文件輸出

G代碼偏置用于設(shè)定在仿真加工中的刀具與工件坐標(biāo)之間的位置關(guān)系等方面的操作。

在接口選項卡中，分別激活程序組工位1、工位2后，指定為“從程序零點至目標(biāo)坐標(biāo)”。選擇【Output and Run】輸出文件并運行VERICUT，如圖14所示。

5.6 VERICUT仿真加工

系統(tǒng)啟動仿真加工軟件后，對于單工位加工的仿真，一般不做任何設(shè)置即可進行仿真操作；對于多工位加工的仿真，在后續(xù)工位中可通過設(shè)置“保留加工模型的轉(zhuǎn)變”以實現(xiàn)在整個加工過程中使用一個毛坯進行切削，具體設(shè)置如下。

1）在“仿真到末端”處右擊，勾選暫停位置為：各個工位的結(jié)束，如圖15所示。

圖14 加工坐標(biāo)設(shè)定與輸出文件

圖15 仿真運行停止位置設(shè)置

2）在項目樹中選擇【工位1】→【機床】→【附屬】→【Fixture】→【Stock】→【模型】→【加工毛坯】，點選“保留毛坯的轉(zhuǎn)變”（見圖16）。設(shè)置完成后重置模型并完成仿真，仿真加工效果如圖17所示。

圖16 切削毛坯設(shè)置

圖17 仿真加工效果

6 結(jié)束語

NX軟件中有關(guān)夾具、刀具（庫）的設(shè)置，可根據(jù)不同零件加工的實際情況，在裝配、加工模塊中重復(fù)使用，有效地減少了工作量。通過應(yīng)用軟件的接口功能，保證了NX加工與VERICUT仿真數(shù)據(jù)的一致性，簡化了仿真加工常規(guī)操作中的工位設(shè)置，毛坯、夾具、設(shè)計模型及程序的輸入，以及刀具（庫）的定義等操作，實現(xiàn)了仿真操作的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，從而有效地提高了仿真操作效率與質(zhì)量。