Vericut軟件在航空發動機盤類零件車加工仿真中的應用
vericut軟件是一款專為制造業設計的cnc數控機床加工仿真和優化軟件，是在數控加工領域廣泛使用的第三方虛擬加工驗證軟件，可以取代傳統的切削部件試驗的方式驗證數控程序，以模擬加工全過程的方式來校驗加工程序的準確性，幫助發現編程錯誤、從而優化切削方案,以提高大型復雜零件研制效率，降低研制風險。
航空發動機盤類零件是發動機的關鍵零件，零件型面復雜，盤上有篦齒、端面u型槽、外圓和內圓環形槽，數控編程難度大、易出錯，而航空發動機盤類成品件價格昂貴，加工出錯會造成重大經濟損失，因此必須保證數控程序*正確，為此采用仿真技術進行先期驗證，選擇vericut軟件進行虛擬仿真成為解決問題的很好手段。
vericut軟件能夠真實地再現實際機床的全部加工過程，能夠檢測出數控程序的干涉以及過切等情況，同時可以對其他具有仿真功能的編程軟件所編制數控程序進行驗證，以檢測該編程軟件自身的仿真功能所不能發現的缺陷和錯誤。現以一個數控立車仿真系統構建過程和航空發動機盤類零件數控車加工仿真為例，研討該技術的特點以及應用方法。
vericut機床三維實體模型的構造
構建一個完整的vericut機床仿真系統，是在仿真系統中添加機床的三維實體模型，由于vericut軟件自身建模功能有限，對于比較復雜的機床結構件，需要借助其他通用三維造型軟件來完成，可選擇ug、catia、pro/e等cad軟件建立幾何模型，當建造好機床所有零部件后，將各部件在軟件中組裝成一個完整的機床三維模型，按照機床底座、x軸、z軸、工作臺和主軸等功能部件分別生成iges、stl、step等格式文件，然后通過vericut的圖形轉換輸入接口導入到機床仿真系統中。圖1為ug軟件構建的數控立車三維模型，圖中不同顏色屬于不同的機床功能部件。圖2為ug軟件輸出stl文件的操作過程，按照該項操作就能夠將三維實體模型輸出為vericut軟件能夠識別的文件，導入vericut軟件的相關組件中就構成了虛擬實體機床。
圖1ug軟件構建的數控立車三維模型
圖2ug軟件導出stl模型
在vericut軟件中構建虛擬數控立式車床仿真系統
vericut軟件用不同類型的組件表示各機床部件的實體模型，用模型來定義各組件的三維尺寸及形狀。并通過定義毛坯、夾具和切削刀具等組件與模型，按真實加工時的相應連接關系，連接到數控機床相應的位置，構成完整的組件樹。要建立vericut機床模型拓撲結構必須先了解機床各軸之間的相互運動關系及相關參數。參數的正確與否直接影響到仿真結果的真實性。圖3為數控機床結構樹，從圖中可以看出在機床底座上有車床工作臺c軸，在工作臺上有夾具、零件毛坯和零件產品的設計模型。在底座相連的立柱橫梁上有x軸，x軸上依附著z軸，z軸上有加工刀具。這個結構樹明確表述了機床各部件的結構關系。將從ug軟件導出的各功能部件stl模型導入到vericut軟件中相應的功能組件下，就構成了一個完整的vericut數控立車仿真模型，圖4為已經導入實體模型的vericut仿真機床模型。
圖3數控機床結構樹
圖4已經導入實體模型的vericut仿真機床模型
vericut在航空發動機盤類零件加工仿真中的應用
現以航空發動機盤類零件數控車削加工仿真為例,討論如何在vericut環境下實現車削加工數控程序的仿真。vericut仿真加工工作流程[1]如圖5所示。
（1）啟動vericut軟件新建一個立車模型文件，文件名為ds.vcproject。
（2）建立一個體現該機床各軸運動關系的機床結構樹，如圖6所示，柱體或錐體可以通過vericut軟件的造型—模型—類型功能中選擇相應的方塊、圓錐、圓筒來實現。而對于復雜結構的機床部件模型，則需要通過ug、catia、pro/e等cad軟件完成造型之后另存為*.stl、*.step、*.igs等文件，再通過vericut軟件中造型—模型—類型—模型文件選擇相應的*.stl文件導入軟件中。將機床文件保存為ds.mch文件，各軸的行程等相關參數要查閱機床手冊。
圖6ds數控立車的結構樹
（3）添加機床使用的控制系統文件，在軟件控制系統庫中選擇sin840d.ct1，該系統能夠支持西門子控制指令的執行。vericut軟件本身提供了數十種控制系統文件。進入配置—控制—menuopenctl選擇sin840d.ctl即可，對于特殊的控制系統命令可以根據實際需要對控制系統進行編輯與修改。
（4）創建仿真刀庫文件ds_turning．tls，切削刀具庫文件一般是由切削刀具部分和刀柄部分兩部分構成，vericut軟件在構件刀具部分功能強大，軟件能夠構件幾乎所有標準類型的機夾數控刀具，對于非標準的刀具可以使用軟件本身畫圖的方式構件，或者采用外部其他軟件先構件二維輪廓曲線在vericut軟件中再創建三維實體，另外還可以采用其他三維造型軟件構件三維實體再導入vericut軟件中。對于簡單的刀柄可以采用在vericut軟件中先畫出刀柄截面曲線，然后利用拉伸、旋轉命令構建出刀柄三維實體，對于復雜形狀的刀柄建議采用其他三維設計軟件先構建出刀柄的三維實體，再通過*.stl、*.step等文件格式導入刀庫文件中。無論是刀具還是刀柄原則上必須要保證與實際所要加工時使用的保證*一致，否則仿真結果將會出現偏差，零件加工時將會存在質量風險。程序運行時當遇到調刀指令后軟件就會調用相應刀具。刀庫結構如圖7所示，該刀庫中包含11把車刀，仿真時刀具軌跡顏色也會隨著加工刀具的變化而變化。
圖7車加工刀庫結構
（5）將零件模型、毛坯模型、夾具模型導入vericut仿真系統。模型文件一般由ug、catia、pro/e等cad軟件設計好并存為*.stl、*.step等文件格式，用鼠標雙擊軟件項目樹節點，在彈出菜單中選擇由模型文件導入即可。
（6）導入所要仿真的數控程序。進入項目菜單—選擇數控程序選項雙擊，在彈出的菜單中添加要仿真的數控程序即可。這里需要注意的是必須按照相應的加工順序進行程序的添加，也可以在展開的程序視圖中利用鼠標拖拽的方式按順序排列加工程序序列。
（7）機床加工坐標系的設置。設置的原則是編程原點與工件原點重合。本數控程序采用g54設置工件原點對機床原點偏置值。設置方法為進入項目—處理選項—g代碼—設定，在表菜單項選擇添加/修改命圖8正在進行中的加工仿真令，在表名項中選擇workoffsets，在子系統名中選擇1，在register項中輸入54。在輸入偏置項中輸入編程原點與機床原點的差值。
（8）進行程序仿真。選擇右下角的“放送到末端”按扭開始加工仿真，圖8為正在進行中的加工仿真，它實際上是真實加工的計算機虛擬再現。
圖8正在進行中的加工仿真
（9）結果分析。選擇分析—自動-比對，在彈出菜單中進行相關參數設定即可，軟件操作界面如圖9所示。通過與原設計模型比較,能分析出zui終工件的過切與欠切情況，而且能夠給出詳細的報告文件，說明程序中哪條語句過切或欠切，量值是多少，能夠指導編程人員修改程序。
圖9自動比較操作界面
（10）保存ds.vcproject文件。該文件中已包含有毛坯信息、機床信息、控制系統信息和刀具信息，下一次需要仿真時直接打開該文件就可以進行仿真，不必調用機床、控制系統和刀具等相關文件。
（11）將仿真合格的數控程序傳到現場機床進行真實零件的加工。
結束語
通過vericut虛擬仿真加工技術，使程序編制中各種意想不到的錯誤得到及時發現，例如刀具的路徑是否合理、快速進給是否有誤、刀具切削深度和步距是否符合要求、刀具是否擦傷零件和存在潛在的碰撞、工件哪些加工部位加工會有殘留或過切等，從而指導數控編程人員改正程序錯誤，優化數控程序，調整加工方案。隨著航空發動機結構零件日亦復雜，單個零件的價值將會越來越大，虛擬仿真技術的應用將更加廣泛，掌握和運用vericut是有益的。
（來源：中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司技術中心）
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圖1ug軟件構建的數控立車三維模型
圖2ug軟件導出stl模型
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圖3數控機床結構樹
圖4已經導入實體模型的vericut仿真機床模型
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（2）建立一個體現該機床各軸運動關系的機床結構樹，如圖6所示，柱體或錐體可以通過vericut軟件的造型—模型—類型功能中選擇相應的方塊、圓錐、圓筒來實現。而對于復雜結構的機床部件模型，則需要通過ug、catia、pro/e等cad軟件完成造型之后另存為*.stl、*.step、*.igs等文件，再通過vericut軟件中造型—模型—類型—模型文件選擇相應的*.stl文件導入軟件中。將機床文件保存為ds.mch文件，各軸的行程等相關參數要查閱機床手冊。
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