基于NX和VERICUT的四轴数控加工仿真研究
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NX与VERICUT在多轴多工位环境下的智能化应用技术
1. 序言在多轴加工中，刀具、刀柄、主轴与夹具、机床工作台及加工零件之间，因刀轴矢量、零件形态的关系，在实际加工中有时会发生干涉。
通常CAM软件只能对前置的刀具轨迹进行模拟校验。
VERICUT是一个独立于CAD/CAM系统的第三方NC代码验证软件，所有程序都要经过VERICUT验证后才能进入生产车间。
VERICUT针对CAM输出的加工程序进行多工位仿真加工，对加工中的刀具、夹具和机床各部件间的运行情况进行干涉与碰撞检查，对仿真加工后的程序进行切削参数优化，且提供了多种CAM软件的接口，可与CAM软件直接联接。
在NX 软件中，可应用VERICUT接口，通过设定其接口参数，输出被加工零件的模型、毛坯、夹具、刀具、加工程序、加工坐标系及加工工位等多种信息至VERICUT 环境进行仿真加工。
综合应用NX软件的建模、装配（零件装夹）、加工和VERICUT接口等功能，可实现在多轴多工位环境下零件的装夹、程序后置处理及仿真加工等智能化操作。
主要操作流程如图1所示。
图1 主要操作流程2. VERICUT联接至NX的环境变量在使用VERICUT接口功能进行仿真操作时，通常需要特定环境变量的支持才能正常运行。
一般VERICUT软件在NX之后安装时，系统将根据当前安装的NX 软件及版本自动配置计算机的环境变量。
初次使用VERICUT接口时，需对计算机的系统变量进行检查、设定。
VERICUT接口与环境变量见表1。
表1 VERICUT接口与环境变量3. VERICUT项目模板的建立项目模板文件是VERICUT仿真加工与CAM软件联接的基础文件，主要包含数控机床的控制系统与机床文件。
VERICUT提供了FANUC、SIEMENS和HEIDENHAIN等主流的数控系统文件，也提供了部分数控机床文件。
在进行多工位仿真加工时，操作者需根据实际应用情况选择数控系统与机床。
下面以VERICUT8.0、DMU50五轴加工中心为例，选择数控系统为iTNC 530，建立VERICUT仿真加工项目模板文件，具体操作如下。
基于VERICUT数控机床仿真系统的建立与应用_魏娟
真技术与应用 [M ] 1北京 : 清华大学出版社 , 2002:
利用 MATLAB 软件下的线性系统分析工具绘制 系统的 Bode图 , 如图 5所示 。
1 - 101 【2】陈乐 , 胡良谋 1滞后校正在电液伺服控制系统中的应
用与仿真 [ J ] 1机床与液压 , 2005 (2) : 114 - 1151
美国 CGTECH公司开发的 VER ICUT软件是世界上 应用最广泛的数控加工仿真系统 , 具有强大的三维加 工仿真、验证、优化等功能 , 其主要功能模块如下 :
( 1) Verification模块 。提供三轴数控加工仿真和 验证功能 , 通过演示车间实际的机床加工运动 、切削 过程及毛坯的变化 , 可检测程序的正确性 、对加工中 出现的走刀错误 、碰撞干涉 、过行程等均记入日志文 件 , 以便用户修改 。
212 建立机床刀具库 VER ICUT中的刀具由刀柄和刀片组成 , 刀柄的形状
可在 VER ICUT中画出 , 也可先用其它软件建模 , 并将 其转换成 STL格式 , 便于使用时调入和调整位置。刀片 必须在 VER ICUT中设置 , 选择相应刀片型号 , 输入刀 片尺寸即可在 VER ICUT中建立刀具模型 , 如图 4所示。
图 4 机床刀具库
3 机床加工过程仿真 使用 VER ICUT进行机床加工过程仿真 , 不但能
用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全 过程 , 还能逼真的显示刀具 、夹具 、机床的运行过程 和虚拟的工厂环境 , 其操作过程如下 。
(1) 在 VER ICUT中打开机床模型 , 在 Modeling W indow中 , 设置毛坯大小及形状 。
( 2) Machine Simulation 模块 。用于解释数控 G 代码文件 , 模拟机床和控制过程 , 使虚拟机床按照数 控 G代码来模拟实际生产中机床的加工运动和虚拟 的工厂环境 。
基于VERICUT的虚拟数控机床建模方法研究
基于VERICUT的虚拟数控机床建模方法研究L绪论：-背景介绍-研究目标及意义-相关文献分析2. VERICUT的基本理论-VERICUT的原理-VERlCUT的主要功能-VERleUT虚拟工作台的建模方法3.数控机床模型建立-数控机床的基本构造特征-数控机床的建模步骤-数控机床的验证方法4.基于VERICUT的虚拟数控机床模型建模实验-VERICUT仿真环境的建立-数控机床模型的建立过程-仿真结果分析5.结论-仿真结果综述-小结6.总结-总结论断-展望研究关于基于VERICUT的虚拟数控机床建模方法的论文的第一章绪论，对此领域的研究提出明确的研究目标及意义。
近年来，随着计算机科学和技术的发展，信息化时代也迎来了诸多数控设备自动化生产带来的便利和提升。
在这样的背景下, 通过运用VERlCUT软件模拟实际机床工作台的状况，构建虚拟的数控机床模型，是对数控技术的一种有效的利用。
本文的研究将重点介绍如何以VERlCUT软件为基础，建立数控机床模型并实现精确地仿真。
本文的研究目标主要是探索用VERlCUT软件建立虚拟数控机床模型，通过仿真实验来评估和检验数控技术机床性能参数。
本文还将根据仿真结果提出对数控技术应用效果的评估指标，以及在使用中应遵循的安全原则。
回顾相关文献，可以发现一些有关数控机床仿真的研究。
如某文提出了基于MATLAB的机床仿真软件，可以实现机床基本运动仿真；某文利用基于VERleUT的虚拟工作台建立数控机床零件工艺设计及加工仿真；另据报道，基于VERICUT的仿真软件在汽车业的复杂零部件的制造中表现出了良好的效果。
以上研究揭示，建立基于VERIeUT的虚拟机床模型并实现仿真，将有助于深入研究数控技术在机床模型上的应用。
本章主要介绍了VERICUT的理论基础，讨论了VERICUT的原理、主要功能及虚拟工作台建模方法。
首先介绍VERICUT的原理，VERlCUT是一款仿真软件，使用该软件可以模拟机床切削过程，具有准确预测切削行为的功能。
基于VERICUT软件的四轴联动数控铣床仿真技术
维普资讯
３部 件 的 模 型 目录树 及 ３ ． Ｄ模
型 的建立 （） １部件模型 目录树的建立 １设置机床类型及单位 ） 在 系
基 于ＶＥＲＩ 软 件 的 Ｕ Ｔ Ｃ
统主菜单 中，单击 “ 文件 ”一 “ 属
性 ”命 令 ，在 弹 出的对 话 框 中设 置 “ 般 ”选 项 ，其 中参 数设 置 一
◎在 图２ 示的模型 目录树 中 所 选 中Ｂ ｓ ，依 次单击主菜单 中 “ ａｅ 模 型”一 “ 模型定义 ”命令 ，弹 出图 ３ 所示 的 “ 模型 ”对话框 。按图３ 所 示的数据设置模型类型及外形参数 进行设置。
向平行 ，Ｂ 轴转台 上安装 的夹具为
液压卡 盘 ；机 床坐标原点 为液压卡
程 序 已 难 以 验 证 加
一
铣 床 结 构 及 机床 坐 标 系示 意 图
、
四轴联 动仿 真 数控
２部 件 分 类 ．
４添加部件３ 模型 Ｖ ＲＣＴ ） Ｄ Ｅ ＩＵ 软 件并不要求按照真机零部件 的实际 结构形状建模 ，为简化建模过程 ， 以每 个 运 动单 元 为 一个 模 块 ，只 建 立 运 动 单元 外 形 模型 ，但 其基 准和 控 制 尺寸 应 与 被仿 真 的机 床
ＶＣ Ｍ 立式铣床为例进行说明。
１ 床 概 述 ． 机
此机床为立式 ，所 用数控 系统 为Ｆ Ｎ ＣＯ Ａ 、Ｙ 、Ｂ Ａ Ｕ ｉＭ 。Ｘ 、Ｚ 四轴四
致。 以Ｂ ｓ￣ 件 为例 ，说明其建 ａｅ ５
模过程。
联 动控制 ；Ｂ 轴转 台安 装在Ｘ 轴部件
上 ，转动轴线 与Ｘ 向垂直 ，与Ｙ 轴 轴
动 加工 中心 可以减
少 夹 具 使 用 量 ， 降
３部 件 的 模 型 目录树 及 ３ ． Ｄ模
型 的建立 （） １部件模型 目录树的建立 １设置机床类型及单位 ） 在 系
基 于ＶＥＲＩ 软 件 的 Ｕ Ｔ Ｃ
统主菜单 中，单击 “ 文件 ”一 “ 属
性 ”命 令 ，在 弹 出的对 话 框 中设 置 “ 般 ”选 项 ，其 中参 数设 置 一
◎在 图２ 示的模型 目录树 中 所 选 中Ｂ ｓ ，依 次单击主菜单 中 “ ａｅ 模 型”一 “ 模型定义 ”命令 ，弹 出图 ３ 所示 的 “ 模型 ”对话框 。按图３ 所 示的数据设置模型类型及外形参数 进行设置。
向平行 ，Ｂ 轴转台 上安装 的夹具为
液压卡 盘 ；机 床坐标原点 为液压卡
程 序 已 难 以 验 证 加
一
铣 床 结 构 及 机床 坐 标 系示 意 图
、
四轴联 动仿 真 数控
２部 件 分 类 ．
４添加部件３ 模型 Ｖ ＲＣＴ ） Ｄ Ｅ ＩＵ 软 件并不要求按照真机零部件 的实际 结构形状建模 ，为简化建模过程 ， 以每 个 运 动单 元 为 一个 模 块 ，只 建 立 运 动 单元 外 形 模型 ，但 其基 准和 控 制 尺寸 应 与 被仿 真 的机 床
ＶＣ Ｍ 立式铣床为例进行说明。
１ 床 概 述 ． 机
此机床为立式 ，所 用数控 系统 为Ｆ Ｎ ＣＯ Ａ 、Ｙ 、Ｂ Ａ Ｕ ｉＭ 。Ｘ 、Ｚ 四轴四
致。 以Ｂ ｓ￣ 件 为例 ，说明其建 ａｅ ５
模过程。
联 动控制 ；Ｂ 轴转 台安 装在Ｘ 轴部件
上 ，转动轴线 与Ｘ 向垂直 ，与Ｙ 轴 轴
动 加工 中心 可以减
少 夹 具 使 用 量 ， 降
基于VERICUT的数控加工宏程序仿真
， 、 、
铣刀 用 于粗 加工
视图
，
。
件转 移 使 得 编 制 的 数 控 程 序 结 构 简 单 尤 其 适 用 于
， ，
、 、
一
些
( 2 )选 定 加 工 坐 标 系 零 件 内腔 X 方 向尺 寸 是 通 过 主
，
常 见 的 几 何结构 ( 斜 而 螺 旋 椭 圆 等 ) 但 是 宏 程 序 也 存 在
o c e s s
in g
f
e
t
he
( ()m
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tru c tu
a c r o
to
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K
y
w o r
ds
：
V E R I C U T ；m
p
r o
g
r a m
u
la tio
n
数控 加 工 宏 程 序 由 于 使 用 变 量 算术 逻 辑 运 算 及 条
，
2
仿 真 环 境 的建 立 在宏 程 序仿真 中
，
选用
西6
的加 长 立 铣 刀 用 于 精 加 _T=
，
可 以 选 用 q,
lO
的立
选 用 近 年来 技 术较 为成熟 的
V e r ic
u
t
1 12 i
机 械工 程 师
2 0 10
年第 8 期
圃固四嗟匾殛
仿 囊 ，建 根 I C A
DICA MICA E ／ A P P C
，
# 1=
20+ # l
# I F ~ 3 L E l 5 JG OT O I O
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机 械工 程 师
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基于VERICUT的数控机床虚拟仿真系统构建及应用
· 48 ·IMcadcam@IMCHINA@投稿邮箱经验方法，在每个分析步内传递数据，结构在气流压力作用下变形，而流场又直接受到结构变化的影响，因此采用流固耦合方法进行发动机进气管路的强度分析更加接近实际工况，而且得到的数据也更加准确和精确。
流固耦合计算与均布载荷计算的结果对比如表2所示，以均布载荷计算结果为基准值，可以看到，两种分析方法的计算结果非常相近，对比值均在1%以内，且流固耦合方法结果偏小。
本文研究的管道模型变形量较小，因此流固耦合方法的计算结果没有产生太大变化。
表2 流固耦合与均布载荷计算结果对比四、结语（1）本文联合Abaqus 和CFD 分析软件，针对某重型商用车发动机进气管路进行了强度分析方法的研究，主要进行了极限工况下模型真空试验、施加均布载荷强度分析和流固耦合分析，通过对强度与刚度计算结果分析研究各计算方法的特点及优劣性。
（2）通过数据对比分析显示，在极限工况下，仿真结果较试验值偏小，台架试验模型存在加工工艺缺陷和人为试验误差，而仿真模型更加理想化，故仿真强度分析可作为模拟台架试验的手段。
（3）流固耦合分析方法结合Abaqus 和CFD 软件，能够模拟并直观地观察气流在管道内的真实流动状态，模拟气流的冲击、漩涡、螺旋及局部回流现象和流体的速度变化以及管道内表面的压力变化，同时在每个分析步内传递数据，结构在气流压力作用下变形，而流场又直接受到结构变化的影响，相比于均布载荷分析更接近发动机进气管路的实际工作工况，得到的数据也更加准确和精确。
（4）流固耦合分析方法可以作为发动机进气管路强度分析的一种重要手段。
IM撰文/陕西国防工业职业技术学院 曹旭妍一、引言多轴数控机床结构复杂，运动多样，是加工复杂零件、异形零件的重要工具。
随着国内加工制造技术的不断发展与升级，多轴机床得到越来越多的应用。
然而，复杂零件NC程序的正确性制约了该类机床的高效应用。
如何有效地对NC 程序的正确性进行快速、准确的检验对提高机床的实用效率具有重要意义。
基于UGNXISV的数控加工仿真
基于UGNX/IS&V的数控加工仿真设计总说明中国的制造业面临着巨大的机遇和严峻的挑战。
机床工业是装备制造业的核心，关系国家的经济命脉和安全。
虚拟机床是虚拟制造技术的热点研究课题之一。
以数控加工仿真为主要内容的虚拟机床技术可以在计算机上解决实际加工中遇到的各种问题，提高编程速度，缩短开发周期，降低生产成本，提高产品质量，并得到了广泛的实际应用。
因此本文通过运用CAD/CAM软件UG和UG IS&V模块，针对VS1575型三轴立式数控铣床进行了虚拟机床技术的研究。
本文通过查阅大量文献资料，系统研究了虚拟机床技术的产生、研究内容、研究现状及应用前景。
并通过察看说明书等资料和实际动手操作，全面了解了VS1575型三轴立式数控铣床的结构、功能、主要参数及数控系统。
同时深入学习了CAD/CAM软件UG的各个模块，重点学习了其中的建模、加工及后处理模块，对IS&V模块进行了全面的学习。
以上是虚拟机床技术研究的前期工作。
本文利用软件UG的CAD模块建立了数控机床、被加工零件及毛坯的参数模型，同时在CAM模块中完成了数控编程工作，并运用后处理模块生成了可被机床直接执行的G代码;在调入由UG输出的机床及被加工零件的STL模型和数控代码的基础上，本文运用后处理构造器进一步创建了数控系统文件和刀具文件，实现了数控加工过程仿真，并进行了刀具轨迹优化和加工质量检验，实现了完全的虚拟加工过程，保证了数控程序的正确性。
IS&V 是UG 软件中一个功能强大用于数控机床集成仿真和验证的专用模块。
介绍了该模块的结构组成及工作原理, 并在IS&V 环境下建立了一台三轴数控铣床的仿真模型。
在该模型的基础上分别对零件加工过程中的刀具路径和铣床运动进行仿真, 预见和评估其加工过程中可能出现的问题并加以解决, 最终提高企业的生产效率并使其获得" 首试成功" 的加工制造。
目前多数三轴数控机床仿真系统，一般只提供二维的动画仿真，而且仿真系统的几何造型功能十分有限，零件和机床模型需要在其他CAD 软件中进行建模，然后导人数控仿真系统。
基于VERICUT软件构建四轴数控加工中心的实践研究
装备与自动化55 2021年第2期任 健摘 要：VERICUT软件是计算机模拟和进行数字控制物理运动的功能软件，拥有减少机器碰撞风险的功能，凭借三维模型技术的数字化设计，可以进行数控机床四轴零件的快速创造。
VERICUT软件的仿真加工性能体现在注重接近真实的过程环境中，利用软件模拟开发程序，提高程序虚拟过程的有效性。
此研究利用VERICUT软件建立了完整的四轴数控机床工作状态和仿真控制系统，对整机的加工过程进行了仿真模拟，并检验了四轴加工过程的正确性，以提高整体加工效率和加工精度，为四轴数控机床加工中心的加工作业提供实用的指导。
对成熟的三轴数控机床结构进行改造，并在四轴实际数控中心逼真的仿真环境中测试可能出现的误差，对于提高零件的性能和加工成品率具有重要的现实意义。
关键词：VERICUT软件；四轴数控；加工中心中图分类号：TG659 文献标志码：A 文章编号：2096-3092（2021）02-0055-03VERICUT是由美国公司设计的计算机软件，在机床的仿真、程序的验证优化方面具有同类型软件所没有的优势。
为了对刀具和机床进行保护，提高刀具的使用寿命，加强加工的质量与效率，利用VERICUT软件可以在数控机床零件加工前，完成工作流程和数控程序控制，从而获得正确、精准的数字，控制模拟数控机床的运动，减少实际切削和潜在的碰撞。
这样既保证了实际加工的准确性和合理性，又降低了首批零件调试的风险。
VERICUT计算机软件的主要功能就是模拟功能，可以模拟数控加工、进行尺寸分析、优化切削速度、仿真输出模型和技术文件，用模数控制来引导机床的实际操作，检查碰撞中可能出现的误差，减少机床碰撞的风险，在数控机床生产中具有重要的现实意义。
在VERICUT的应用环境下，建立四轴数控铣床模型，对数控程序进行仿真验证，可实现四轴数控加工仿真及导入管理系统。
基于VERICUT的软件方案，可用于建立四轴数据处理中心的主进程。
基于Vericut7.3四轴虚拟机床建模和仿真的关键技术研究
· 120 ·
价值工程
基于 Vericut7.3 四轴虚拟机床建模和仿真的 关键技术研究
Research on Key Technology of Modeling and Simulation of Four Axis Virtual Machine Tool Based on Vericut7.3
35kV域段 2# 主变
图 4 35kV 某 2 变电站一次系统接线图
解决了装置由于长期闲置而造成的浪费，为电网的可靠运 行发挥了应有的作用。
切削加工。它有强大的功能模块，不仅能够真实地模拟出 在加工过程中刀具的切削、加丁零件、夹具、工作台及机床 各轴的运动情况，而且能够对 NC 程序进行仿真、验证、分 析及优化[1]。本文以台湾富裕机床厂生产的 2033VMC 加工 中心为例来介绍 Vericut 软件的虚拟机床的创建及仿真加 工方法。
tool four axis virtual machine tool based on UG8.5 and VERICUT7.3 software are described in the paper. The specific ideas and methods of
constructing virtual machine tools are presented. Through the comparison between the simulation and the actual processing results of the
4 结束语 备自投装置是变电站重要的二次设备，在电力系统中 的应用在很大程度上优化了运行方式、提高了安全性和经 济性，但同时备自投受运行方式等影响较大，低周、重合 闸、主变保护等也会对备自投的使用带来影响，要针对不 同的实际一次系统接线方式和运行方式，进行分析，确定 备自投方式，合理整定控制字和二次回路接线，使之可靠 运行，更好地为电网服务。
价值工程
基于 Vericut7.3 四轴虚拟机床建模和仿真的 关键技术研究
Research on Key Technology of Modeling and Simulation of Four Axis Virtual Machine Tool Based on Vericut7.3
35kV域段 2# 主变
图 4 35kV 某 2 变电站一次系统接线图
解决了装置由于长期闲置而造成的浪费，为电网的可靠运 行发挥了应有的作用。
切削加工。它有强大的功能模块，不仅能够真实地模拟出 在加工过程中刀具的切削、加丁零件、夹具、工作台及机床 各轴的运动情况，而且能够对 NC 程序进行仿真、验证、分 析及优化[1]。本文以台湾富裕机床厂生产的 2033VMC 加工 中心为例来介绍 Vericut 软件的虚拟机床的创建及仿真加 工方法。
tool four axis virtual machine tool based on UG8.5 and VERICUT7.3 software are described in the paper. The specific ideas and methods of
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4 结束语 备自投装置是变电站重要的二次设备，在电力系统中 的应用在很大程度上优化了运行方式、提高了安全性和经 济性，但同时备自投受运行方式等影响较大，低周、重合 闸、主变保护等也会对备自投的使用带来影响，要针对不 同的实际一次系统接线方式和运行方式，进行分析，确定 备自投方式，合理整定控制字和二次回路接线，使之可靠 运行，更好地为电网服务。
基于UG与VERICUT的虚拟机床技术研究
五、结论
本次演示研究了基于UG的叶片建模与检测技术，首先介绍了UG软件在叶片建 模中的应用，然后分析了叶片检测技术的现状与挑战，最后探讨了基于UG的叶片 检测技术研究。结果表明，基于UG的叶片建模与检测技术可以提高制造效率、降 低成本、提高产品质量和
安全性。该技术的研究对于推动航空、汽车、轮船等许多现代工业产品的发 展具有重要的意义。
参考内容
一、引言
叶片是航空、汽车、轮船等许多现代工业产品中的重要组成部分。它们的性 能直接影响到整个系统的运行效率及安全性。因此，对叶片的设计、制造和检测 提出了更高的要求。随着科技的不断发展，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅 助制造（CAM）
技术被广泛应用在叶片的设计和制造过程中。然而，对于叶片检测，传统的 方法主要依赖人工，不仅效率低下，而且精度难以保证。因此，研究基于UG （Unigraphics，一种广泛使用的CAD/CAM软件）的叶片建模与检测技术，对提 高叶片制造的精度和效率具有重要意义。
三、应用场景
1、汽车制造：在汽车制造中，零件的精度和配合度要求极高，使用UG与 VERICUT虚拟机床技术可以在生产前对零件进行精确的模拟加工，有效保证生产 质量。
2、航空制造：航空制造领域对零件的材料、形状和尺寸精度要求极为严格， 通过虚拟机床技术可以对各种材料和加工过程进行模拟，以达到ERICUT的虚拟机床技术在现代制造业中具有广泛的应用前景和显 著的优势。通过这种技术，制造商可以在生产前对零件进行全面的模拟加工，及 早发现问题并解决问题，降低了制造成本，提高了制造精度和生产效率。
随着虚拟现实技术的不断发展，未来虚拟机床技术有望实现更加逼真的模拟 效果和更高的生产效率，为现代制造业的发展注入更强的动力。
五、案例分析
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切、 碰撞 、 干涉等进行检验并且可以优化刀具切削路径¨ Ｊ ， 对于实际生产 中生产效率的提高有很大提升
作 用
１ 四轴 数 控 － ｒ 特 点 及 数 学 模 型
１ ． １ 四轴数 控 加工 特点
四轴数 控立 式铣 削 机床 是在 三轴 平 动轴 机床 的基 础 上增 加 一个 旋 转 轴 构 成 的 ， 四轴 数 控 机床 除 了 可 以对 两个 或 两个 以上 运动 坐标 的位 移及 速 度进 行相 关 控 制外 ， 还 可 以进行 旋 转 类 曲面 的加 工 。对 于 具备 四轴 控 制 的机床 ， 既 可 以加工 同一基 准 的非旋 转要 素 的平 面和 曲面 ， 同时还可 以完 成非 同一 基准 的
２ ０ １ ５年 ４月
ห้องสมุดไป่ตู้
陕西理 工学院 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
和Ｖ Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｔ 良好 的 交互性 建 立机床模 型 ， 对加 工过程 机 床 仿 真 ， 并 对相 应 程 序进 行 检 验 和优 化， 得 到 更加 合理 的 Ｎ Ｃ程 序 ， 对 实 际的数控 加 工具 有指 导 意义 。
［ 关
键
词］ Ｎ Ｘ； Ｖ Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｔ； 加 工仿 真 ； Ｎ Ｃ程序 ［ 文献标 识码 ］ Ａ
［ 中图分 类 号 ］ Ｔ Ｇ ５ ４ ７
目前 ， 多 轴加 工技 术 已经 在实 际加 工 中 占据极其 重 要 的位 置 。由于 多 轴 加 工环 境 的 复 杂性 及 对 加
工 程 序 准 确 性 的要 求 ， 手 动 编 程 方 式 已经 不 能 满 足 要求 ， 同时 目前所 采 用 的编 程 软 件 也 具 有缺 陷性 。 Ｎ Ｘ（ Ｕ ｎ ｉ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ｓ Ｎ Ｘ） 具 有强 大 的数控 编 程功 能 ， 但 模 拟切 削 功 能 还 不 能保 证 编 制 的程 序 能 够直 接 应 用
于生 产 ， 对于 过切 以及 干 涉都 不 能 很 好 地体 现 ， 也 不 具 有 程 序 的优 化 功 能 。Ｖ Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｔ是 美 国 Ｃ Ｇ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ 公 司开 发 的专 业 数 控 加 工 仿 真 软 件 ， 其 Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ． Ａ ｘ ｉ ｓ 模块能够验证 ４ ／ ５轴 的铣 削 加 工 ， 对 加 工 过 程 的 过
×
．
Ｉ ‘
等于 ｌ ｔ ｉ ＇ ， 刀具 在 ｚ轴运 动 的线性 范 围 Ｓ可 以用 一 阶贝尔 齐 曲线 表示 ：
Ｓ ＝一ｍ ×（ １一ｔ ）＋ｍ Ｘ ｔ ，
／ ，一
令 Ｏ Ｃ＝ｎ ， 则在 加工 过程 中， 刀具 运行 到 Ａ Ｂ上 的任意 一点 Ｄ处 ， 刀 具距
旋转中心距离 ｒ＝√ ｓ ＋ｎ 。刀具运动规律的函数方程为：
联动时 ｙ Ｚ投影 面 的刀具 运动 轨迹 （ 见图 １ ） 。 点为下 刀点 ， Ａ Ｂ为 ｚ轴 方 向 ， Ｏ Ｃ为 ｌ ， 轴方 向， Ａ轴 匀 速
转 动 。故刀具 相对 于旋 转 中心 ０的长度 ｒ ， 逐 渐 由 变 成 Ｏ Ｃ长 度 ， 至 点 时 ｒ 又等 于 尺， 令Ａ Ｃ的长度
平 面和 曲面 的加 工 ， 以及 旋转 面 的加 工 ２ Ｊ 。表 １为 四轴 机 床 常 见 的联 动 形 式 和成 型 特 点 ， 本 文采 用
Ｚ ／ Ａ的组合 形 式对 所加 工 零件进 行 数控 加 工仿 真 。
表１ 四轴控 制机 床 实际运 动 中常见 的联动 形式 和特 点
陕 西 理 工 学 院 学报 （自然 科 学 版 ）
第３ １ 卷
１ ． ２ 四轴数 控加 工数 学模 型 Ｎ Ｘ创建 刀具 运动规 律 曲线 的核心思 想是 将创 建 的 曲线 方 程分 解 到 ， ｌ ， ， ｚ三个 坐 标轴 上 ， 通 过 坐
标 分 量 的函数 变化规 律来 完成 。分 析 Ｘ ／ Ｚ ／ Ａ三 轴联 动时 的数学 模 型 ， 两个 线性 轴 ， ｚ和旋 转轴 ４同时 完成 工作 ， 轴旋 转 时将运 动分解 到 ｌ ， ， ｚ轴 上 ， 轴方 向相对 于工 件 做匀 速 运 动 ， 所 以 只需分 析 在 Ｚ ／ Ａ
（ 陕 西理工学院 机械工程学 院 ， 陕西 汉 中 ７ ２ ３ ０ ０ ０ ）
［ 摘
要］ 根 据 复杂 四轴 数控 加 工 的方 法和 特 点 ， 建立 四 轴数 控 加 工 刀具 轨 迹 数 学模 型 ， 通
过Ｎ Ｘ 对一 个旋 转槽 类零 件进 行 四轴 铣 削仿 真加 工 ， 生成数 控加 工刀路 及 Ｎ Ｃ代 码 。利 用 Ｎ Ｘ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ７ － ０ ５
基金项 目 ： 陕西省科技统筹 创新工程计划项 目（ ２ ０ １ ２ Ｋ Ｔ Ｃ Ｇ ０ １ ０３ － ） 作者简 介 ： 张璐 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 陕 西省渭 南市人 ， 陕西理 工学 院硕士研 究生 ， 主要 研究 方 向为数字化 制造技 术 ； ［ 通信 作 者］ 张东 生（ １ ９ ６ ０ 一） ， 男， 陕西 省汉 中市人 ， 陕西理工学院教授 ， 硕士生导师 ， 主要研 究方 向为机械装备设计与制造 。
Ａｐ ｒ ． ２０１ ５ Ｖｏ ｌ ｜ ３１ Ｎｏ． ２
第 ３ １ 卷 第 ２期
［ 文 章编 号 ］ １ ６ ７ ３— ２ ９ ４ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２— ０ ０ １ １ 一ｏ ４
基于 Ｎ Ｘ和 Ｖ Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｔ的 四轴 数 控 加 工 仿 真 研 究
张 璐， 张 东生 ， 张 力 允