基于PRO／E高速加工中心的和VERICUT仿真

　　在当前制造环境中，高速切削技术越来越广泛地得到应用。切削速度大幅提高，如果刀具轨迹和工艺规划不当，造成的刀具、零件甚至机床的损坏程度，将比传统切削加工更为严重。因而，加工仿真技术就显得尤为重要和迫切。

　　本文首先利用PRO/E软件，对Mikron UCP810 DURO高速加工中心进行建模，并将建好的机床模型导入数控加工仿真软件VEPJCUT，对螺旋型薄壁零件和复杂叶轮零件，编制数控程序，预先在计算机上进行加工仿真。规划刀具轨迹和走刀路径，并在高速加工中心上成功加工出这两个零件实物。

　　1 MIKRON UCPS00 DURO高速加工中心的PRO/E建模

　　淮阴工学院数字化制造技术省级重点建设实验室的MIKRON UCP 800 Duro高速加工中心，是瑞士MIKRON公司生产的高速、高效、超精密的五轴联动机床，机床采用混凝土聚合物制成的龙门框架结构，各轴均采用大尺寸的滚动导轨支承，以确保机床快速运动时保持必要的刚性和稳定性，具有动态特性(包括所有5个轴)和工件加工精度高、人机界面友好、自动化和过程可靠性好以及操作性能优越的优点，而且机床既可进行加冷却液的湿加工，也可不要冷却液进行干切削。

　　机床的主要性能指标如下：

　　数控系统：iTNC 530数控系统;

　　机床额定功率：P=15kW;

　　主轴转速：最高达20000r/min;

　　最大进给速度：三个方向的Vfmax=15000mm/min。

　　机床各轴行程如表1所示。

　　表1 机床各坐标轴行程表

　　PRO/E软件作为一个集成化的软件，功能非常强大，利用它可以进行零件设计、产品装配、数控加工等多种工作，在我国的工厂和研究所得到广泛应用。国内的许多高校也选择它作为研究开发的基础软件。本文通过测量Mikron UCP810 DURO高速加工中心各主要部件的实体尺寸，在PRO/E Wildfire 4.0中进行设计，建立各主要部件模型，并进行装配，得到机床模型。图1是几个主要部件和机床的装配模型。这就为下面在VERICUT中进行加工仿真奠定了基础。

　　图1 PRO/E建模的机床模型

　　2 加工过程的VERICUT仿真

　　虚拟制造依靠建模与仿真技术模拟制造、生产和装配过程，虚拟加工环境建模是进行制造过程仿真、预测加工问题的前提和基础。目前，在数控加工时，广泛采用VERICUT软件来仿真加工过程。

　　VERICUT是美国CGTECH公司开发的一种运行于Windows或UNIX平台的计算机上的先进的专用数控加工仿真软件，它能够真实地模拟在加工过程中刀具的切削、加工零件、夹具、工作台及机床各轴的运动情况。VERICUT能够仿真直至5轴的多轴机床和大型、复杂的NC刀路轨迹。具有较强的通用性。该软件不仅能够对NC程序进行仿真、验证、分析及优化，而且能够对机床进行仿真。通过该软件模拟机床加工的过程，能真实反映加工过程中遇到的各种问题，包括加工编程的刀具运动轨迹、工件过切情况和刀、夹具运动干涉等错误，甚至可以直接代替实际加工过程中试切的工作，并且提供了对刀位轨迹和加工工艺优化处理的功能，可以大大提高零件的加工效率和机床的利用率。

　　通过对机床进行描述和结构分析，通过在VERICUT中建立机床组件树并向其中添加机床几何模型和部件模型，可以完成机床的装配，并进行必要的调整，得到机床在VERICUT中的模型。

　　通过对机床进行碰撞检测设置、机床初始位置和换刀点设置、机床极限位置没置等设置工作;对刀具进行刀刃、刀柄和刀具组装设置;进行运动设置、G代码设置等一系列设置工作，最后导人工件模型和数控程序，就可以对加工过程进行仿真。对加工编程的刀具运动轨迹进行验证，检查工件的过切情况和刀、夹具运动干涉等错误并进行修正，就可以有效地避免零件在实际加工时出现不必要的破坏情况，保护刀具、工件和机床。下面是对某螺旋形薄壁零件和复杂的叶轮零件进行仿真的效果图。

　　图2 仿真效果图

　　通过验证程序、刀具轨迹以及没有干涉等各种加工必备条件以后，利用本台Mikron UCP810 DURO高速加工中心进行加工，图3是加工叶轮的现场。加工过程非常顺利，得到了图4所示的厚度为1 mm的螺旋形薄壁工件和多个复杂的叶轮零件。

　　图3 加工叶轮的现场

　　图4 加工出的零件实物

　　3 结论

　　本文利用3D软件PRO/E对M1KRON UCP800 DURO高速加工中心进行建模，将其模型导入VERICUT中构建数控仿真系统，再将工件毛坯模型和NC程序导入，实现了对螺旋式薄壁件和复杂叶轮零件的加工虚拟仿真。通过仿真，保证了数控程序和走刀路径、刀具轨迹的正确性，将过切与干涉等不安全因素，消除在加工之前，优化了加工工艺，提高了生产效率，并利用高速加工中心进行加工，得到了这两种零件的实物。