冯扬

摘  要：文章在研究中以VERICUT数控仿真加工为核心，利用CATIA软件进行零件实体造型，明确加工工艺与加工程序，并通过VERICUT软件进行零件数控仿真加工，提出VERICUT数控仿真加工的改进与优化，进而保证加工效率和精度，以供参考。

关键词：VERICUT软件;数控仿真加工;优化;模型

中图分类号：TG659         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）10-0107-02

Abstract： This paper takes the VERICUT NC simulation machining as the core， uses the CATIA software to carry on the part solid modeling， defines the machining technology and the machining program， and carries on the part CNC simulation machining through the VERICUT software， and puts forward the improvement and optimization of the VERICUT CNC simulation machining， so as to ensure the machining efficiency and precision for reference.

Keywords： VERICUT software; CNC simulation machining; optimization; model

仿真加工主要是在計算机上进行零件加工过程的模拟和仿真，检查数控加工程序的精准性，已经成为现代制造业加工的有效手段。就当前而言，大多数仿真加工类软件只是显示出刀具切削零件过程，无法根据实际需求构建机床或是刀具模型，被动化选择预设的仿真环境，无法实现数控加工虚拟化。而VERICUT软件的应用彻底打破了这一局面，在实际应用中，可以根据加工需求构建虚拟机床，仿真效果更好，并对加工过程进行完全虚拟制造，模拟走刀路线，防止过切现象和潜在碰撞危险，进而大大提高了数控加工效率和精度。在这样的环境背景下，探究VERICUT的数控仿真加工及改进办法分析具有非常重要的现实意义。

1 CATIA建模

在数控加工中，CATIA软件是零件设计与加工中数字化造型与验证方式工具，属于交互式CAD/CAM系统类型，可以精准构建复杂实体与造型，并具备CAM功能，而数控加工中也会使用CATIA软件进行加工零件实体造型。首先，利用CATIA软件对加工件各个零部件进行三维立体建模，并导出三维实体零件STL模型;其次，在VERICUT软件中构建各个零部件拓扑关系，将STL模型直接导入到VERICUT软件中;最后，根据机床情况选择与之相配的数控系统，并利用已经构建的拓扑关系进行虚拟机床建模。其中，在CATIA软件进行零件三维建模的过程中，加工人员要掌握数控机床各个零部件的测量尺寸和相关数据信息，严格根据各个零部件间拓扑关系来装配，进而实现数控机床零件实体建模。

2 VERICUT的数控机床仿真加工

在VERICUT软件中，要利用组件树进行机床运动模型的真实描述，构建机床组件树模型，并通过几何模型进行机床仿真模型的构建，进而明确运动机床加工中的运动链，即为“工件-机架”、“刀具-机架”等两条运动链，而机床旋转轴运动与直线坐标轴运动互不干扰而相互独立。

2.1 机床设置

机床模型构建后，加工人员要设置机床参数，在软件菜单中找到“控制系统-机床设定”，对碰撞检查系数、机床参考点、行程极限以及换刀位置等相关参数进行一一设定。机床建模工作全部完成后，加工人员要开始运行虚拟机床，并设定一系列参数，让虚拟机床根据设定的数控程序进行运行，避免干涉、过切、超行程或是碰撞等加工问题的出现。

2.2 建立刀具库

数控机床加工中，刀具是一种有效而必要的加工工具，VERICUT仿真加工前必须构建刀具库文件，主要涉及到刀具切削部分、刀具夹持部分以及刀杆等相关数据信息。刀具参数设置中，选择直径为16mm、10mm、6mm的立铣刀和直径为6.8mm的钻头，正面加工中使用夹具进行装夹，将工件上端面中心设定成工件坐标系原点，按照加工要求来进行刀具的选择。同时，为了提高零件加工质量，加工人员要正确设定切削用量，粗加工中考虑经济性，半精加工与精加工中，兼顾加工质量、加工成本以及切削效率。

2.3 设定数控程序仿真加工

在VERICUT软件应用中，支持多种数控程序进行零件加工文件仿真，加工人员需要利用CATIA软件设定刀位点，在后置处理完成后形成G代码数控程序，并把G代码数控程序直接导入至VERICUT软件中。同时，加工人员要在VERICUT系统中设定左、右加工仿真视图，左视图选择机床的“切削模型”，对数控机床加工中的坐标轴运行轨迹进行监控，而右视图选择“工件”，对数控机床加工中的毛坯材料去除情况与走刀轨迹进行监控。仿真结果出来后，发现机床仿真中可以根据程序进行加工，但Y轴与Z轴方向发生超行程问题，造成这一现象的原因主要是CATIA软件形成的数控程序与VERICUT软件设定参数不符合，加工人员需要把自动生成程序调整到机床行程范围内，保证数控程序可以正常运行在机床加工中。

3 VERICUT的数控加工仿真的改进优化

3.1 优化刀具轨迹

VERICUT仿真优化和改进主要是模拟加工生产过程，参考数控程序中的刀具选择及运行轨迹，计算加工程序中的切削量，并对比切削参数值，在计算分析后，若余量过大，加工人员要降低进给速度;若余量较小，加工人员要提高进给速度，并修改程序，导入新的进给速度，进而保证数控加工程序的高效性与安全性。在加工切削中改进进给速度后，可以明显优化刀具路径，减少零件加工周期，进而达到提高加工效率的作用。同时，优化改进数控程序后，可以提高数控加工的平稳性，控制加工中刀具颤振问题，防止刀具过度磨损，有效延长刀具寿命，进而保证加工件表面质量。在刀具轨迹优化中，加工人员要在VERICUT软件中导入加工设备与设计零件，并导入数控程序，做好刀具轨迹改进与优化的准备工作，设定优化后的程序，通过交互式界面形成刀具轨迹库，优化刀具记录，进而实现刀具轨迹的优化和改进。

3.2 优化加工仿真过程

为了防止数控加工中的超行程问题，加工人员可以选择“fanuc0”控制程序，将CATIA软件中构建的虚拟机床模型，导入到该控制程序中，并输入到夹具与加工零件模型，并开展虚拟机床仿真加工，观察过程中是否存在碰撞或是干涉等问题，从菜单界面中找到“自动比较”，对仿真加工件进行残留、过切对比。

3.3 优化控制程序

在VERICUT软件中，操作人员点击项目树中的“加工刀具”，进入到刀具管理界面中，对刀具进行优化，右击“添加优化”，进入到新的优化指令中，系统会自动弹出“优化名”，操作人员选择1号刀具优化库，并调整对应的零件材料与机床名称。重复这一操作步骤对后续刀具进行优化。同时，点击“进给/转速”项，设定轴向切深、主轴转速以及每分进给等参数，并在“极限”项目中预设最小切削进给率、最大切削进给率，并将本次优化记录添加到刀具库表格中。在刀具轨迹改进完成后，操作人员点击菜单界面中的“优化控制”选项，并选择优化方式，启动优化功能，在优化文件中选择对应的文件保存路径，控制系统会根据文件内容生成文件名，操作人员可以自定更改。在材料选择中，设定零件毛坯材料属性，制定专门的数控加工机床，并“确定”来进行数控机床设定。在菜单界面中，点击“信息”生成图表，并对数控模型进行重置，并输出已经优化改进完成的数控程序文件。

4 VERICUT数控加工仿真改进优化结果对比

在完成数控加工仿真的改进与优化后，VERICUT系统中的NC程序文件会在工作目录中保存，操作人员可以在主界面菜单中的“比较文件”中，查看改进优化前后的NC程序对比结果。如表1所示，改进优化前后的NC程序对比情况。

由此可见，改进优化后缩短了数控加工时间，特别是针对复杂曲面的工件，精铣型腔的改进优化效率已高达69.84%，改进优化后，数控程序段也明显增加，减少刀具步进距离，其切削运动也随之减少，这就大大增加空行程进给速度，并根据切削深度、角度和宽度进行刀具进给速度的调整，而并非是固定的切削速度。

除此之外，操作人员可以使用NC Viewer软件进行NC程序代码的仿真，并对CAD/CAM软件形成的NC程式进行检查和验证，保证其运行中的可靠性。操作人员可以在NC Viewer软件中对比检查改进优化前后刀具路径，点击操作进行改进优化前刀具运动轨迹的模拟，同时模拟出改进优化后刀具运动轨迹，前后并无任何变化，加工效率的提高主要是因为加工时间大大缩短，刀具空行程进给速度加快，且切削参数优化，进而大大提高了数控加工效率。

5 结束语

综上所述，VERICUT软件的仿真机床视觉效果与实际机床加工十分接近，可以有效模拟整个零件数控仿真加工过程，特别是针对复杂加工零件而言，具有仿真加工检验的功能，可以有效预防机床碰撞或是工件过切的情况，进而有效提高零件加工精度与表面质量。但是在实际操作中，操作人员要对数控加工仿真进行优化和改进，优化刀具轨迹、仿真加工过程和控制程序，并对比改进优化结果，缩短加工周期，进而大大提高了数控加工效率。

参考文献：

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[3]李华芳，杨延波.基于VERICUT软件构建四轴数控加工中心的研究与实践[J].系统仿真技术，2019，15（02）：148-151.