VERICUT在高职数控多轴专业中的应用研究

VERICUT在高职数控多轴专业中的应用研究

杨坤

安庆职业技术学院机电工程系安徽安庆246003

摘要：近些年，我国数控机床行业的发展趋势是高端化、精密化、复合化。高职院校的数控专业也要与时俱进，向着多轴化的方向进行专业建设和课程改革。本文尝试将数控多轴仿真软件VERICUT引入高职数控专业的教学实践，初步建立更加科学、先进的课程体系，为进一步进行数控专业建设打下基础。

关键词：数控多轴加工；VERICUT仿真系统；NX数控编程

1数控多轴加工课程体系的组成

数控多轴加工课程体系包括专业基础课程和专业核心课程两个大部分。专业基础课程主要包括：工件的二维工程图样的相关课程以及工件的三维数字模型的相关课程。专业核心课程主要包括：工件的工艺、编程以及加工三大部分。在该课程体系中，采用了非常先进的软硬件系统，与数控行业无缝对接。比如：利用功能强大的NX三维设计软件进行产品的数字化建模、工艺制定以及进行数控编程；利用功能强大的VERICUT数控仿真软件进行数控工艺以及数控程序的正确性验证；利用先进的四轴钻削中心、五轴联动加工中心以及车铣复合中心进行实际加工，取得了非常好的效果。具体内容如下：

在专业基础课程的建设上，我们引入NX三维设计软件，将传统的工程图学从二维扩展到三维，不仅包括了机械制图以及制图标准，还涉及到产品的数据管理、图纸的自动化生成以及装配图和零件图之间的数据交换，使得学生的知识结构更加接近企业的实际状况。0

在专业核心课程的建设上，我们将先进的数控编程软件NX和数控多轴仿真软件VERICUT进行高度集成，协同合作。最大限度的体现了目前数控领域内的高度自动化、智能化的发展趋势。我们将VERICUT介入数控加工工艺的制定，利用该软件的刀具力数据，可以仿真刀具在加工时的受力状况，计算出加工的最优参数。

2VERICUT在数控编程上的应用

2.1利用VERICUT建立多轴机床的仿真系统

利用数控加工仿真软件VERICUT，建立四轴立式加工中心、摇篮式五轴联动加工中心以及车铣复合加工中心的仿真系统。我们对真实机床进行测绘，按1:1的比例在NX中建立起机床的数字化模型，并导入到VERICUT软件中，最终完成该多轴机床的系统。

我们利用VERICUT仿真软件不仅建立了数控机床的硬件结构，而且还建立了数控机床的控制系统，包括目前流行的三大系统：FANUC系统、Siemens840D系统以及海德汉的T530系统。使得学生在学校期间可以同时学习不同的系统，解决了硬件相对匮乏的问题。0

2.2利用VERICUT对数控程序进行验证

众所周知，自动编程软件（即CAM系统）也具有数控仿真功能，但CAM软件主要是对于刀具轨迹的验证。刀具轨迹的正确并不能保证加工代码就一定正确。对于某些复杂工件，它的转角处半径非常小，刀具在很短的直线距离内要转过很大的角度，因此可能发生过切现象。而这种现象有时在自动编程软件中是仿真不出来的，而VERICUT却能够检查出这种过切。因此，在实际加工中，如果工件的复杂度很高，程序在自动编程软件中仿真无误后，一定还要在VERICUT中再次仿真一遍，确保程序的正确性。

在CAM层面上，VERICUT与NX相结合，提供了从两轴数控车、三轴数控铣、多轴加工（四轴、五轴联动）、车铣复合加工以及叶轮加工等模块的程序仿真验证。其支持的工艺仿真几乎覆盖了从简单零件到复杂零件的各个环节。其中非常常用的工序方法包括：在三轴铣加工中的型腔铣、面铣削区域、平面铣、孔系加工、等高铣、固定轴轮廓铣等；在多轴铣加工中的可变轴轮廓铣、外形轮廓铣、五轴等高铣以及专业叶轮加工模块等。而VERICUT更是提供了车铣复合的工序仿真方法，其主要是将上述铣工序方法和车工序方法相结合使用，更是使用了多通道功能0。如图1：

本文利用叶轮零件为例，讲解如何将VERICUT仿真软件融入五轴数控加工的过程之中。零件如下图2所示：

图2带分流叶片的叶轮

3.1利用NX软件对叶轮进行编程

叶轮是一种典型的五轴加工的零件，其特点是结构复杂、精度要求较高、附加值较高。在加工过程中，对于轮毂、叶片的表面粗糙度有较高要求，无明显刀痕。但对于叶片的底部圆角精度要求不高，通常只需要该圆角与轮毂过渡光滑即可。因此在加工圆角的选择上，通常选用等半径球头刀具一刀成型，而不需要利用小刀具绕铣加工。毛坯采用车削成型毛坯。因此工艺安排如下：整个加工工艺共分为一次开粗、二次开粗和精加工三大阶段。所用刀具为：Φ6mm的球头刀、Φ4mm的球头刀，这两种刀具用于零件的开粗；Φ3mm的球头刀（锥度5），用于半精加工和精加工。而编程软件采用NX。

图4五轴联动加工功能的仿真

3.2利用VERICUT建立五轴机床仿真系统

本案例利用VERICUT仿真软件建构起摇篮式五轴联动加工中心的机床本体，与实验室真实机床完全一样。本案例除了建构起机床的硬件本体之外，我们还利用了VERICUT仿真系统建立了FANUC五轴控制系统，与真实机床一致。控制系统代码如图3所示。最为关键的是：本案例成功实现了五轴的定向加工功能代码（G68.2、G53.1）和联动代码RTCP功能（G43.4）的仿真（如图4所示）。

3.3利用VERICUT对叶轮加工进行仿真

在利用VERICUT仿真软件建立好了摇篮式五轴联动加工中心的软硬件之后，我们就可以对叶轮的实际加工过程进行仿真了。学生经过仿真流程的学习和观察，就能够很好的了解叶轮在五轴机床上的真实加工过程，为零件的正确加工打下良好的基础0。仿真过程如图5所示：

图5叶轮的五轴仿真加工

4结论

本文利用VERICUT数控多轴仿真软件对高职数控多轴专业的专业建设和课程体系设置进行了较为系统的研究和应用。本文充分证明，在数控多轴加工技术的专业建设中，VERICUT仿真软件可以起到良好的作用，它使得学生学习多轴编程加工的难度大大降低，一定程度上为普及多轴机床起到了积极的作用，使得数控专业的毕业生有更强的竞争力。将仿真系统融入数控多轴专业的教学过程必将成为重要的教学手段。

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