1、第九讲第九讲 数控加工仿真技术数控加工仿真技术一、仿真技术概述 模拟技术： 选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一系统来表示它们的过程 仿真模拟： 模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿真，即用一数据处理系统来全部或部分地模拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行同样的程序、获得同样的结果 主要用途： 主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、教学训练和考核鉴定等领域仿真（模拟）概述-国外应用 1773年法国科学家最早用仿真模拟方法做物理实验，估计值 1876年美国统计学家第一次使用仿真模拟方法做随机实验 20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技中所处的
2、地位日益提高。一些发达国家非常重视仿真模拟技术的开发利用，在尤其科学研究、工业、交通、军事、教育等领域得到大量应用仿真（模拟）概述-国内应用 20世纪50年代，在自动控制领域首先采用仿真技术 70年代仿真模拟训练装置得到迅速发展 80年代以来，随着计算机的普及，仿真模拟技术在我国工业、交通、信息自动化、军事、教育等领域得到大量应用数控加工仿真概述 概述：概述： 利用计算机技术来模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程 作用：作用： 减少工件的试切，提高生产效率 特点：特点： 形象、科学、安全、经济数控加工仿真概述 几何仿真： 不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，
3、仿真刀具-工件几何体的运动，主要验证NC程序的正确性；它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏、刀具折断、零件报废等问题；同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本；目前常用的方法有直接实体造型法，基于图像空间的方法、离散矢量求交法 物理仿真： 另称为力学仿真，是通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的数控加工仿真在教学中的作用 解决学校教学中实训设备少，学生多，设备无法分配的问题 解决实训教学的安全问题 减轻教师在实训教学中的工作量，提高 教学效率数控加工仿真系统数控加工仿真系统 一、一、VERICUTVERICUT软
4、件功能简介软件功能简介 1、VERICUT软件简介 2、VERICUT软件主要功能简介 3、 为什么需要VERICUT软件模拟仿真 二、二、VERICUTVERICUT程序仿真入门程序仿真入门 1、VERICUT软件界面介绍 2、如何在VERICUT中构建虚拟的加工环境 三、多轴机床模拟仿真三、多轴机床模拟仿真 1、如何创建多轴机床 2、利用创建好的多轴机床进行模拟仿真 3、优化数控程序四、结束语四、结束语一一、 VERICUTVERICUT软件及功能简介软件及功能简介 1 1、VERICUTVERICUT软件简介软件简介 VERICUT是美国CGTech公司开发一款专业的数控加工仿真软件，是
5、当前全球数控加工程序验证、机床模拟、工艺程序优化软件领域的领导者。 该软件自1988年开始推向市场以来，始终与世界先进的制造技术保持同步，采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，可以验证和检测NC程序可能存在的碰撞、干涉、过切、欠切、切削参数不合理等问题，被广泛的应用于航空，航天，船舶，电子，汽车，机车，模具，动力及重工业的车削，铣削（三轴及多轴加工），车铣复合，线切割，电加工等实际生产中。机床加工仿真，碰撞检查程序验证切削模型尺寸分析切削速度优化模型输出工艺文件生成VERICUT加工仿真软件既可以模拟刀位轨迹文件也可以模拟G代码程序，甚至包括子程序、宏程序、循环、跳转、变量等2 2、VERICU
6、TVERICUT软件主要功能软件主要功能3 3、为什么需要、为什么需要VERICUTVERICUT软件模拟仿真？软件模拟仿真？ NC程序有错 编程人员粗心大意 CAM软件系统有错 后置处理有误 工装及其他辅助设备有干涉情况 刀具长度不够 刀柄发生干涉 切削参数不合理 需要较准确地掌握零件加工时间以便安排生产计划 手工编制的程序如何验证1 1、VERICUTVERICUT软件界面介软件界面介绍绍图形区域图形区域菜单栏菜单栏工具条工具条项目树项目树管理加工工艺流程管理加工工艺流程错误信息栏错误信息栏速度调整滑块速度调整滑块状态指示灯状态指示灯进程条进程条动画控制按钮动画控制按钮 二二、 VERIC
7、UTVERICUT程序仿真入门程序仿真入门 2 2、如何在、如何在VERICUTVERICUT中建立虚拟的加工仿真环境中建立虚拟的加工仿真环境 VERICUTVERICUT可以通过两种方式构建虚拟的加工环境可以通过两种方式构建虚拟的加工环境在在VERICUTVERICUT中创建虚拟的加工环境中创建虚拟的加工环境 刀轨模拟（前置文件） G代码模拟 在VERICUT中新建一个项目文件，按照实际加工依次添加和创建各 个文件运用运用VERICUTVERICUT与其他与其他CAMCAM软件集成接口软件集成接口 通过VERICUT与其他CAM软件的集成接口，方便快捷的从CAM 软件中将所有的数据（包括毛坯
8、，夹具，刀具，加工坐标系，程 序，设计模型等等）直接传输到VERICUT中，直接模拟仿真。在在VERICUTVERICUT中创建虚拟加工环境中创建虚拟加工环境n 刀位轨迹模拟刀位轨迹模拟 n定义毛料n设定加工坐标系n按照加工工艺顺序添加程序 2 2、如何在、如何在VERICUTVERICUT中建立虚拟的加工仿真环境中建立虚拟的加工仿真环境n 定义毛坯定义毛坯 选择创建毛坯的方式选择创建毛坯的方式n设定加工坐标系设定加工坐标系n按照加工工艺顺序添加程序按照加工工艺顺序添加程序 刀位轨迹模拟，只是对简单的点位进行模拟仿真，对于程序中出现的工艺性错误体现不出来，例如刀杆切削材料等等，另外不能够真实体
9、现实际机床加工用的代码。 刀位轨迹模拟分析刀位轨迹模拟分析n G G代码模拟代码模拟 n 调用相应的机床和控制系统n 定义毛料n 创建加工坐标系n 创建刀具或调用已经创建好的刀具n 按照加工工艺顺序添加数控程序n 设定对刀方式n调用相应的机床文件和控制系统文件调用相应的机床文件和控制系统文件 注：注：夹具、毛坯、设夹具、毛坯、设计模型各自有自己的属性计模型各自有自己的属性夹具属性：夹具属性：用来检测刀柄，主轴等与夹 具之间的碰撞毛坯属性：毛坯属性：被切削的属性设计模型属性：设计模型属性：用来与切削完的零件进行对比，检测零件加工是否合格n定义夹具、定义夹具、毛坯毛坯、设计模型、设计模型n定义加工
10、坐标系定义加工坐标系n创建刀具创建刀具n 添加数控程序添加数控程序- -按照工艺顺序添加按照工艺顺序添加n设定加工对刀方式设定加工对刀方式 运用运用VERICUTVERICUT与其他与其他CAMCAM软件集成接口软件集成接口以UGV举例说明：通过使用NXV,可以实现UG与VERICUT之间的数据传递，简化NC程序仿真的流程，实现软件之间的无缝连接，使操作更加简便，降低了对软件使用者的水平要求，这样每个人都能迅速的进行程序验证。 2 2、如何在、如何在VERICUTVERICUT中建立虚拟的加工仿真环境中建立虚拟的加工仿真环境 n VERICUTVERICUT与其他与其他CAMCAM软件集成接口
11、软件集成接口定义输出路径定义输出文件名定义项目模板-（加载模拟环境）工序设置几何模型定义： 设计模型 毛坯模型 夹具模型 工装在机床上的定位坐标系 注意：模型传输的依据,工序中 毛坯转移的坐标，关于 相对于组件树的关系。 n VERICUTVERICUT与其他与其他CAMCAM软件集成接口软件集成接口输出文件格式VERICUT模型或STL （推荐使用VERICUT模型）输出模型格式ASCII或BINARY (推荐使用ASCII)模型输出公差：设置设计模型，毛坯，夹具的模型公差，一般采用默认公差输出模型相对坐标系：绝对坐标系：与CAD系统中的绝对坐标系相关 联输出工作坐标系：与用户自己创建的坐标
12、系相关联 输出（推荐使用该坐标系）进程：Interactive(交互式）：在VERICUT中能够看到仿真过程Batch（批处理）：在VERICUT中只能看到仿真结果推荐使用interactive（交互式) 机床类型：选择程序相应的后置处理类型，如果已有处理完的NC程序，该项不用选择切削模式： 标准的： 一般使用该选项 快速铣削：在三轴和固定轴铣中 可提高仿真模拟速度NC程序类型： CLSF：模拟前置代码（不考虑机 床和控制系统） G代码：模拟G代码仿真附着组件名称：根据VERICUT中机床的attach components的个数来选择与VERICUT机床中相对应附着组的名称对刀方式设置： 从
13、刀具或旋转轴到加工坐标系定位n VERICUTVERICUT与其他与其他CAMCAM软件集成接口软件集成接口 工序模板的选择刀具的调用 视图的选择选择需要仿真的程序自动生成程序u 选择已经存在的程序u 输出仿真的刀具、毛坯、程序，设计模型，夹具文件。n VERICUT与其他与其他CAM软件集成接口软件集成接口 从UGV中传输过来的数据都会转到组件树下相应的节点下。n VERICUT与其他与其他CAM软件集成接口软件集成接口n 提示：当我们点击UG接口左下方的OK或apply按钮以后，所有设置将 自动保存到UG文件中。当再次进入UG接口窗口时，我们将直接应用前面的设置。最后进入VERICUT界面
14、，单击运行，等运行完毕可以查看仿真结果。 n 注意：我们在NXV选择VCproject文件时，要保证项目文件里Work Offsets和Program Zero不能同时使用，否则这两式会产生冲突， 无法正确仿真。 VERICUT与其他与其他CAM软件集成接口软件集成接口三、多轴机床的模拟仿真三、多轴机床的模拟仿真1、如何创建机床、如何创建机床n 分析机床部件之间的运动关系n 收集机床部件之间相对位置参数n 分别添加部件的几何模型n 其他机床参数的设置1、如何创建机床、如何创建机床n 分析机床部件之间的运动关系分析机床部件之间的运动关系机床有两大机床有两大分支分支1、刀具分支BaseZYASpi
15、ndleTool2、毛坯分支BaseXBStockBASEBASEZYAXBn 收集机床部件之间相对位置参数收集机床部件之间相对位置参数 A旋转轴与主轴端面的距离=313mm1、如何创建机床、如何创建机床n 分别添加部件的几何模型分别添加部件的几何模型 注：机床部件的几何模型可以通过 VERICUT来创建也可以通过其他 的CAD/CAM软件创建，然后输出 stl，iges，step等格式，再加载到 VERICUT相应的部件下。1、如何创建机床、如何创建机床n设置机床的其他参数设置机床的其他参数 机床的初始位置、机床的换刀位置 机床的行程极限、机床各个部件干 涉检查等待。 1、如何创建机床、如何
16、创建机床建立机床应注意事项建立机床应注意事项当机床部件间相对位置已经确定，不要再改动部件位置操作过程中，要分清是对部件，还是对模型的操作。当部件相对位置确定后，后面的操作一般是对模型区分部件坐标系和模型坐标系之间的关系1、如何创建机床、如何创建机床2 2、机床模拟仿真、机床模拟仿真n 调用相应的机床（机床文件）n 调用和机床相配的控制系统文件n 定义毛料n 定义加工坐标系n 建立或调用刀具库n 按照加工工艺顺序添加程序n 设定编程原点n调用机床和相应的控制系统调用机床和相应的控制系统机床：rock3500 （已创建好）控制系统：西门子sin840dn加载毛坯（从其他加载毛坯（从其他CAD/CA
17、M软件输出的模型）软件输出的模型）n定义加工坐标系定义加工坐标系n定义刀具定义刀具n加载数控程序加载数控程序n设定对刀方式设定对刀方式 n 机床模拟和机床模拟和G G代码模拟的区别代码模拟的区别 机床模拟可以检查机床在加工过程或换刀时，所发生的干涉和碰撞，比G代码更实际的反映了现实机床加工的情况。n 程序速度优化的优点n 程序速度优化的原理n 优化参数设置n 优化程序操作过程n 优化控制中设置相应参数n 优化报告和优化前后文件比较3、优化数控程序、优化数控程序 通过VERICUT优化,可以大大提高加工效率通常为30%左右 可以平衡刀具机床的切削载荷，减少刀具和机床磨损，延长刀具和机床的寿命 优
18、化后程序不需要人工调节机床加工速度，完全实现真正意义的无人工干预，从而减轻工人的劳动强度 n程序速度优化的优点程序速度优化的优点 固定体积切削方式优化（用于粗加工） 固定切屑厚度方式优化（用于半精加工和精加工）n程序速度优化的原理程序速度优化的原理n 优化参数设置优化参数设置 在相应的刀具下设置优化参数表 建议通过学习模式创建优化库，然后对创建后的优化库进行更加合理的设置 打开优化功能开关进行程序优化n优化程序操作过程优化程序操作过程n 优化控制中设置相应参数优化控制中设置相应参数n 优化前后文件比较优化前后文件比较四、结束语四、结束语 通过VERICUT进行程序验证和机床模拟仿真，避免由于程序错误而发生的机床碰撞，超行程，刀具折断等。同时避免空运行试切程序的时间和成本。而且能够确定零件的各个加工尺寸是正确性。在程序已经验证无误的情况下，我们还可以通过优化程序更进一步的提高加工效率，保证质量更加的稳定，从而提高企业的竞争力。 课程结束了课程结束了 ! !
