基于Vericut的五轴动数控编程及加工仿真研究

王长清+赵强

摘 要：叶轮作为动力机械的关键部件，广泛应用于船舶机械、石油化工、能源动力以及航空航天等领域，其加工技术是现代数控多轴加工的重要课题。文章通过叶轮的五轴数控加工，介绍了复杂曲面的计算机辅助程序编制和基于Vericut软件的加工仿真环境设定方法。为复杂零件的高效数控加工提供了借鉴，还解决了实际加工过程设备碰撞等问题。

关键词：多轴数控加工；MAX-PAC；Vericut；模拟仿真

1 概述

随着数控设备的不断普及，CAX（CAD/CAE/CAM）的应用也逐渐受到制造企业的重视，现代企业已经将产品3D模型、有限元分析、数控编程、加工仿真、机构运动分析等手段逐渐应用到产品的设计和制造过程中。在国内企业中，CAD/CAM集成化编程系统的应用也已十分成熟。

2 自動编程

叶轮是典型的需要五轴联动加工的零件，见图1。

叶轮分为开式、半开式、闭式三种结构，叶轮的叶型一般分为直纹面和自由曲面两种类型，MAX-PAC是美国Concepts NREC公司开发的专业叶轮加工编程软件。

2.1 抽取叶型数据点

首先利用NX三维建模软件建立叶轮的三维模型，见图2。

利用专用的数据转换插件，将NX中的模型中的叶型数据以MAX-PAC可识别的中间格式（*.imp）导出。

2.2 生成加工程序

按照粗加工、半精加工、叶片精加工、流道精加工的顺序依次选择相应的刀具、加工方法、加工参数、加工余量等参数，最终形成加工参数。

3 Vericut模拟仿真

基于虚拟现实技术构建的虚拟机床加工环境及系统，可以全面逼真地反映现实加工环境和加工的过程，直观“监控”全部的加工过程。

3.1 构建机床模型

通过对机床相关结构、尺寸、运动原理、操作系统等参数的收集，建立机床模型并定义机床的运动方式，确保与实际的机床功能一致。

3.2 设定夹具环境

对于模拟环境来讲，除了机床本身、刀具库，同时包括机床夹具，图3展示了夹具在机床上实际的安装状态和仿真环境中的状态。

3.3 加工仿真机刀轨验证

在Vericut软件的仿真环境中，不仅可以模拟零件的切削过程，还可有有效的验证干涉和机床碰撞，见图4。验证程序没有错误后，就可以将程序传输到数控机床进行加工。

4 结束语

随着机械加工零件复杂程度、精度要求的不断提高，数控加工程序也越来越复杂，如何保证数控程序的正确性、实现数控程序的优化，以及如何提高数控设备的利用率、降低数控机床的安全隐患就成为制造企业面临的现实问题。

参考文献

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[2]李 ，陈五一.整体叶轮插铣粗加工算法[J].计算机集成制造系，2010（08）：36.

[3]王睿.整体叶轮数控加工的工艺分析[J].职业·下旬，2012（06）：8-9.