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1、VERICUT 软件的应用 杨帆 广东理工学院 摘 要： 现阶段, VERICUT 软件主要是运用了相对科学的三维显示与虚拟现实手段, 分析并探索 NC 程序中时有发生的碰撞、干涉、过切等问题。在 CNC 机床上运行程序之前, 可以纠正低成本的运动或编程错误, 从而可能会破坏零件, 损坏夹具或切割刀具。进而使工作效率大大提高。关键词： 虚拟; NC 程序; 碰撞; 干涉; 过切; 欠切; VERICUT 本身就是通过美国的 CGTech 公司适当研发并推广的数控加工仿真软件, 通过合理的利用软件在计算机中实现虚拟操作的流程, 结合着具有时代特色的三维显示与虚拟现实技术, 从 1988 年开始,
2、 CGTech 的产品也就是 VERICUT 软件逐渐的迎合了 CNC 加工的行业标准, 通过科学运用这类软件, 及时分析错误并检测可能存在的裂痕。各种规模的公司, 大学、贸易学校和政府机构都在使用这款软件。VERICUT 可以减少手动验证 NC 程序的过程, 它减少废料损失和返工。该程序还优化了 NC 程序, 以节省时间并产生更高质量的表面光洁度1。VERICUT 是基于 3D 固体的软件程序, 可以交互地模拟 NC 程序的材料去除过程。该程序描述了多轴铣削/钻孔以及多轴车削和组合铣/转加工, 能够验证 NC 程序的准确性和质量。在 CNC 机床上运行程序之前, 可以纠正低成本的运动或编程错
3、误, 从而可能会破坏零件, 损坏夹具或切割刀具。从 1988 年起, VERICUT 就成为行业的标准, 被广泛的运用至航空航天、兵器制造、交通工具等各个领域。1 特点及优势(1) Vericut 主要是通过展开的实体、依照详细特征对历史加以记录的仿真, 科学利用 Vericut 软件研发出本身就具备着历史和相关特征的切削模型, 由此实现更加便捷、快速、精准的尺寸分析, 及时发现错误。而一般软件不是基于特征的实体仿真, 模拟后的这些加工特征已经丢失, 这样缺点是切削模拟精度不高, 模型数据量大, 模拟速度不温度, 会越来越慢, 分析测量模型不方便。(2) Vericut 仿真本身就是与生产的过
4、程实现有效的匹配, 然后及时的对生产流程进行模拟。某一零件的生产, 往往需要慎重的分析毛料和粗加工等诸多细节, 经过了粗加工到半精加工再到精加工的过程, 相应的切削模型会实现在不同的机床、不同系统及不同夹具中的自动转移。(3) Vericut 在程序模拟之前 (预览程序) , 具体的模拟过程还是需要在模拟结束的特定阶段分析并检测出错误的问题, 比如过切、碰撞和旋转等, 还有最大的切削宽度和切削转速等, 也是不可忽视的重要问题。(4) Vericut 在检查并适当的判断过切曲面和实体时拥有着两种手段, 通过直接的定位, 分析特定程序和特定程序行发生的过切, 由此体现出直观方便的特点。(5) 模型
5、输出。VERICUT 在实际的模拟切削过程的时候, 每一个阶段都能够依照实际的加工特征完成对切削模型的输出, 由此运用不同的数据标准格式实现合理的维护与保管, 比如 Step、IGS 等格式。Vericut 本身就是建立在特征的模型, 完全可以在输出特征模型后展开后续的工作。主要的用途就是:实现和CAM 软件的结合, 保证从真正意义上实现基于过程模型的驱动编程;另外就是合理的利用过程切削模型, 通过相对有效的方式, 在 CAD 软件生产过程中完成对草图的检验和测量;最后是实现旧程序的完美转换, 通过其转换成拥有特征的实体模型, 更好的为设计提供有利条件, 对工艺流程加以优化并科学利用。(6)
6、Vericut 能够产生相对丰富的工艺报告, 比如说过程测量的报告, 这是一个结合着实际特征的切削模型 (其他模拟软件工具不具有的) 完成的工作, 分析并测量, 从而生成带有 3D 图片的表格检测报告。Vericut 还可以生成数控车间各个环节需要的三维草图和报表, 为车间无图纸生产提供完美的数据和文档。(7) Vericut 存在着友好的配置指令界面窗口。这种设计可以满足用户的实际需要, 也就是他们依照自身对于机床的需要, 更加便捷的配置机床, 同时发挥出系统的高级功能 (特殊的 G 代码和 M 代码) 和特性。Vericut 产品可以构建和模拟任何复杂的机床, 可以自由的根据机床和控制系统
7、配置任何复杂的指令, 以满足用户需求。(8) Vericut 可以优化刀具长度, 并可设定安全间隙距离。无论是三轴程序还是多轴程序, Vericut 根据当前毛料几何, 结合使用的夹具, 刀具刀柄计算并优化刀具长度, 会将短的刀具拉长, 长的刀具缩短, 最后以报告列表的形式将每一把刀具优化长度列出。这样可以解决刀具长度使用不当, 产生碰撞 (刀具太短) 或零件表面质量差 (刀具太长, 加工中颤刀) 的问题。图 1:加工过程 下载原图(9) Vericut 能够适当的优化进给速度, 然后依照模型的生成过程切削并塑造模型, 实际运用的刀具和每一个步骤的轨迹, 都可以合理的计算出任意步骤的切削量,
8、从而在最大的余量上降低相应的速度, 余量小的高速度, 适当的对程序加以修改, 插入新的进给速度, 保证创建出体现出高效性的数控程序。(10) Vericut 能够合理的模拟出任何软件生成的具体程序 (机床直接使用的 G代码或刀轨 APT 程序) , 同时也能够及时的模拟手写程序, 然后通过这样的过程, 模拟实际机床和控制系统子程序, 实现模拟效果和实际情况的统一。(11) Vericut 能够模拟多种多样的切削方式, 这是除去一般机械加工车、铣、镗等, 同样可以模拟拉削、插齿、滚齿都能够实现转动切削的主要手段;经过适当的模拟, 实现机器人加工 (钻铆) , 数控铆接等。(12) Vericut
9、 模拟可以支持不同种类的刀具, 其中涵盖着成型刀或 3D STEP 模型刀具。但是一般的软件仍然不支持这种技术模式。而一般软件都不支持这关键的技术。(13) Vericut 模拟生产的切削模型能够实现有效操作, 比如剖面, 重新定位等, 都可以实现再修改等。(14) CGTech (Vericut 的产品供应商) 属于相对成熟的专业数控加工仿真软件供应商, 是数控加工仿真和程序优化领域的领导者, 从 1988 年开始服务于航空等行业, Vericut 软件已经该领域的事实的标准。同行业的成飞、西飞、沈飞、昌飞、陕飞、西安航空发动机等机械加工企业, 已经引进并成功实施了VERICUT 数控加工仿
10、真软件, 为企业带来了可观的经济效益。2 功能2.1 模型分析验证模块使您可以查看和分析切割零件的几何。您可以缩放, 反转和旋转模型。模型可以在任何方向进行多次横切, 因此您可以检查在实体模型中不可能看到的区域 (例如钻孔的交点) 。X-Caliper工具可以测量厚度, 体积, 深度, 间隙, 距离, 角度, 孔直径, 拐角半径, 扇贝高度和边缘。包括 Delta X, Y, Z分量距离测量。2.2 数控机床仿真CNC 机床仿真检测所有机床零件 (如轴滑块, 头, 转塔, 旋转台, 主轴, 换刀器, 夹具, 工件, 切割工具和其他用户定义的物体) 之间的碰撞和接近失误。您可以在组件周围设置“近
11、错区域”, 以检查是否接通电话, 甚至可以检测到超行程错误。CNC 仿真可以检查 CNC 机床功能, 减少实现新机器所需的时间向机械师展示新程序的期待提高流程效率使用 AVI 模拟增强演示文稿和文档超级碰撞检查 VERICUT 具有最精确的碰撞检测功能。VERICUT 不仅仅沿着路径检查点, 而是通过扫过空间来检查整个行进路径。2.3 基于知识的加工VERICUT 是一个真正的基于知识的加工系统:通过模拟过程, 它可以了解每个切割的精确深度, 宽度和角度。并且它确切地知道每个切割段除去了多少材料。有了这个知识, Opti Path 将运动分成较小的部分。在必要的情况下, 根据每个部分中移除的材
12、料量, 为每个切割条件分配最佳进给速率。然后输出新的刀具路径, 与原始刀具路径相同, 但进给速率提高。2.4 VERICUT ForceVERICUT Force是基于物理的优化方法, 其基于以下四个因素确定给定切割条件的最大可靠进给速率:刀具上的力, 主轴功率, 最大切屑厚度和最大允许进给速率。它通过分析刀具几何和参数, 原料和切削刀具的材料特性, 详细的切削刃几何形状和 VERICUT 切割接触条件来计算理想的进给速率。这项技术的初始用户已经将生产率提高了 50%。其他优点包括减少开发时间, 缩短循环时间, 减少工艺变化, 延长机器使用寿命, 提高零件质量。它还可以防止由于偏转导致的工具破
13、损, 加工过程如图 1 所示。3 总结总之 VERICUT 软件可以模拟 CNC 加工, 用来检测错误、潜在的碰撞以及低效的加工区域。在把程序传入机床之前, VERICUT 可以让数控编程人员发现并纠正错误, 这样可以避免工件的试切。VERICUT 也可以优化数控程序的切削速度, 获得更高的加工效率甚至在高速铣削上, 该软件可以大大提高工作效率。参考文献1唐秀梅等.Vericut 数控加工仿真技术M.清华大学出版社, 2010. 2杨胜群.VERICUT 数控加工仿真技术M.清华大学出版社, 2013. 3郑贞平.VERICUT 7.3 中文版数控仿真技术与实例详解M.机械工业出版社, 2015. 4黄雪梅.VERICUT 数控车削加工从入门到精通M.化学工业出版社, 2017.
