Vericut 基础 构建三轴机床 、仿真宏程序

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使用 Vericut 仿真，必须包含毛坯、数控程序、刀具三个部分，但为了仿真的准确
8 B" A$ Z6 J8 l性和真实性，我们还需要机床、夹具用于仿真碰撞，设计模型用于比对仿真结果的正
  v/ p9 h1 ~* h' [( j( B7 R确性等。
$ U" S- Q5 W  R) s( H* G( T
在 Vericut 里有两种方法构建机床，一种是通过 Vericut 自带的简单建模工具建立
. T1 m. ~, {4 n; R机床模型，另外一种是使用其它 CAD 软件先建立好机床模型，再将机床模型文件导
' P* S* x5 y$ r1 z6 e; S9 @出为 Vericut 可以接受的文件格式，再导入 Vericut。用 Vericut 自带的建模工具建立机
床模型比较麻烦，这里我们用第二中方法，利用 NX 将建好的机床模型文件导出为.STL
格式文件，并导入 Vericut 用以构建三轴机床。

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一、从NX输出机床模型
1 S) B8 M- a  `* s5 B) }
" W6 \* J. j5 X8 v$ J+ W

, T* ?# C+ ~4 y/ A$ W, N. r: a
一般像机床外壳，控制系统操作面板等实际仿真过程中不需要的部件可以不导出，
不过在 Vericut 里导入不参与仿真的部件可以增加机床的真实感。这里我们不导出机床
# P# m! [$ q/ y8 \. u1 U) A- d外壳，控制系统操作面板这两个部件，将这两个部件隐藏如图 2 所示。
: o% g" r& H7 ?2 C


3 \( j* _! N- r2 k. [& G+ \& t' U
将不用的部件隐藏后，我们可以看见如图 3 所示的主轴端面的坐标系。

% B7 ~1 e+ s: N( G. |( g
% u- l' P- V" E6 c- i
7 a* O' b( E, Q  I4 {3 Y

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在机床建模的时候，我们一般会按照机床的机械零点位置来建立各个机床运动部
* ~6 d: ^' o3 f' j; l件的模型，而机床的 Z 轴的机械原点一般在主轴端面，如图 3 所示。但从这个机床模
- B+ y1 j( I2 j7 n" _+ ~型可以看出 X、Y 轴的位置并不在机械原点，所以我们导出后还要在 Vericut 里进行调
7 ?" f0 j- o$ D! N# e% I! {整。
( W0 v2 S  r; U9 d& H% t
, `) [; x3 A. l  C4 @9 `' c& u下面先输入机床床身，即在仿真过程中不运动的部件。选择主菜单 File > Export
>STL…，弹出 Rapid Prototyping 对话框，这里可以设置输出模型的公差，公差的大小
/ V* S- }! I2 O) n5 ~6 F' M2 G会影响 STL 文件的大小，不改变参数，单击 OK，在弹出的对话框中输入要保存的文
件名，输入 Based_Y，双击鼠标中键(单击两次 OK)，选择绿色的底座和导轨，如图 4
所示的高亮显示部件，选择完成后所有弹出的窗口，都选择 OK。
' v% Q& s4 f) U* e" K( J1 D

+ {; T: d  R5 k6 D5 S* c

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用相同的方法输出 Based_Z 部件，如图 5 所示。
: g; C' ?( N( j/ Z6 `8 b

$ S8 [7 G% d- f: {: K- R6 n
/ }( o, b( S1 v
输出 Z 部件，如图 6 所示。


4 R* t+ ^7 r; W; E: S1 V1 \


" {& y( e6 R4 n5 h* K: m$ O6 z$ p输出 Y 部件，如图 7 所示。

, h; V8 B& y$ v  x0 [5 g6 g! E; _
$ Z! w) @) I; a  o9 l


3 a0 u+ _& J4 \) |输出 X 部件，如图 8 所示。
8 T# v3 q7 \* v5 g" t# b0 u
6 R7 S4 Q* r# m- R
4 K; y8 Y5 g' u) m
0 i) [, p$ C) m
  s" U' p; e- a3 F
3 H$ M! E' I) X. d, K5 u, P
输出 Spindle 部件，如图 9 所示。

9 a( F8 C7 e2 y
: U) F# D; f8 i: W
/ \/ w; @* Y+ w& `! k0 f

& x! f, x& z1 S我们在输出模型的时候可以将相同的运动部件分开输出，如上面输出 X 轴运动部
- o6 u# G! r/ I0 T# T件时可以将导轨滑块和工作台分开输出，这样导入 Vericut 后可以针对不同 STL 模型
. u7 b. r/ s5 Z; B5 E( S文件定义不同颜色，使仿真的机床在视觉上更接近于真实机床。
. w) X% o7 C# h8 z4 c: ?完成输出机床模型后，接下来将输出的模型导入 Vericut。
$ \: A9 N: q3 `! Q& ^6 r

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二、在Vericut中建立机床模型
; J3 R* `+ ?1 n! n! I1、新建一个公制项目文件(HARDINGE_VMC1000II.vcproject)

/ o1 ^* H) y/ p4 ] 运行 Vericut6.2。

6 Z% P& Q* n+ D$ L6 b; m8 r9 P 选择 File > New Project > Millimeter ( 或选择工具条上 按钮 )，新建项目文
    件。
* Y: Z1 u- P) x( q% a
2 Q6 _1 t2 q* B1 T% W$ { 选择工具条上 按钮设置你的工作路径,例如：E:\ HARDINGE_VMC1000II。

 选择 File > Save as...菜单命令，。
& s! y4 B! d) u5 ]1 A
 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II，进入用户自定义
    路径。

 在 File 文本框输入 HARDINGE_VMC1000II，单击 Save，将新建项目文件保
( z% @( j. d( S" E! t存在用户自定义目录下。

工具条上新建项目文件的快捷命令： (Inch:英制)或 (Millimeter:公制)。右
8 U6 ^# Y* f% B# y% Z) E键在该图标上单击可以在两种模式来回切换。


% Z( t  \7 U6 ~" S' X8 Z0 t+ L$ U

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2、定义机床运动结构
(1) 显示部件树
 将刚才导出的机床模型文件拷贝到用户目录 E:\ HARDINGE_VMC1000II 下。
# n$ [  P' c1 v 在主菜单中，选择 Configuration > Component Tree ( 或选择工具条 按钮 )，
系统弹出 Component Tree 窗口，如图 2 所示。

) S( i# S6 o- I% w5 u. ?
7 }: n5 D9 E8 G2 K- }' r' b7 b

1 W2 P' o- K4 {: }(2) 定义“Base ”部件
 在图形区，单击右键，选择弹出菜单 View Type > Machine，切换到机床视图。
$ j, }; i0 d* n1 [8 S" b 在 Component Tree (部件树)中，选择 节点，双击，弹出 Modeling
3 g0 v+ v7 C6 Z+ M' H- E2 Y窗口，进行部件或模型相关参数定义。
 选择 Model 标签。
 在 Type 下拉列表框中选择 Model File 选项。
 单击 Browse…按钮。
# Z* K; P5 f5 ?) O1 w7 X# F+ o% c 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II 选项，进入用户自
. B. K- Q! S9 @7 b5 E# P定义路径。
; u4 U2 ?9 e- I/ n0 P( B( A5 `' E 在文件下拉列表框中选择 Base_y.stl 文件。
 单击 Open 按钮。
$ i5 L0 H( F6 R/ n' K# X 在 Modeling 窗口中，从 Color 下拉列表框中选择 28:Dodger Blue 。
 单击 Add 按钮，将该文件添加到 Base 节点下。
& n5 t( m' C1 P' s, f  B1 [: R" O按照上述步骤将Base_z.stl文件添加到Base部件节点下，对应Color选项: 10:Beige。
如图11所示。

一般，我们把机床中不运动，不参与仿真的部件模型放在Based根节点下。
. K& t1 S; i1 ~$ j' L. W6 f

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(3) 定义“Z ”线性轴
在 Component Tree 中，选择 节点。
; |' d( ]: I" H3 e2 {
) o# \/ i/ e9 M右击 节点，从弹出菜单中选择 Append > Z Linear。

双击 ，进入 Modeling 窗口定义 Z 轴速度和颜色。(后面如果没有特
& T6 C/ C( E  S1 y: [8 L7 r别说明，都是选择节点，双击进入 Modeling 窗口)

在 Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入 Z 轴快速定位(G00)
的进给率(units/min)：30000。
. Q, |% r3 W2 j8 J9 N
      下面添加 Z1 轴的部件模型。

选 择 Modeling 窗 口 的 Model 标 签 ， 添 加 用 户 自 定 义 目 录 E:\
HARDINGE_VMC1000II 里的 Z.stl,颜色 7:White。(后面如果没有特别说明，
都是从该目录添加模型)

4 ]: Y2 |  E3 |0 l9 s/ O: \/ U$ Y添加完成“Z”轴部件模型，如图 4 所示
4 k9 O4 u  e2 g; p' m

每定义好一个运动轴，可以通过 MDI 功能检查设置运动轴的运动方向是否与机床
, [! T! w- V5 s+ S: v. e实际运动方向相同。

3 C) M7 Z, Z+ E工具条上，左键单击 按 钮，弹出 MDI 窗口，在 Axis 下拉列表框选择已定义好
的运动轴，在 Jog Distance 文本框输入运动步距。如图 13 所示。


& l$ `$ `' T5 @7 R6 p


; }0 j* O% g3 _- Y& x1 k1 b! ]1 q1 b

( `+ \' |3 q$ g$ M, Z2 x

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(4) 定义“Spindle”刀具轴
在 Component Tree 中， 节点下添加 。
# |3 X/ G# b6 A) b/ h1 O# a添加 Tool Spindle S3 的部件模型。
1 W) X& s+ {, l" M9 g
通过 Modeling 窗口，添加 Spindle.stl, 颜色 3:Light Steel Blue。
添加完成“Spindle”部件模型，如图 14 所示。


# y0 \( a- ]7 ~, n

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(5) 定义刀具换刀点(Gage Point)
在 Component Tree 中， 节点下添加 。
2 \# d' ~6 d" ~: [8 c7 Z5 g添加完成 Tool 换刀点，如图 15 所示。
" h6 m+ C; B6 Z; W

4 R7 t  ]: w. I# X, W+ R
! n0 x. v$ v3 e现在我们完成所有 Z 轴运动部件的定义，如果我们仿真的时候不需要机床，那么
只用定义机床运动结构的节点，不需要在节点下添加机床的实体模型。

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(6) 定义“Y ”线性轴
& i' q5 l9 c9 N' Y, r: [; l
2 {  q) o& B5 S6 @1 t. K- M) h/ g在 Component Tree 中， 节点下添加 。
7 B; r3 w6 Q' D+ U8 U! J
进入 Modeling 窗口，Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入
Y 轴快速定位(G00)的进给率(units/min)：30000。

在 Accel/Decel 下，Max Feed Velocity (units/min)文本框输入进给状态(G01、
G02/3)的进给率：12000。

添加 Y1 轴的部件模型。
1 w% h6 G! H0 |0 i* ^2 a- |# h' S2 V* T
选择 Modeling 窗口的 Model 标签，添加 Y.stl, 颜色 12:Dart Turquoise。
# j6 X8 z; a' x6 u2 ?( u因为在 NX 里的建模坐标系不在机床机械原点，在仿真过程中我们需要超程报警，
- J$ M/ N9 B3 J所以我们导入的机床必需设置好机床机械原点，该机床的行程是 X1020*Y510*Z410，
. c$ w8 u1 F* f2 R下面将 Y 轴部件移动到机械原点。

" e9 N- C3 f& K$ X选择 Modeling 窗口的 Positiion 标签，注意在该窗口的上面在 Selected 复选框
+ c- |2 H9 Q3 F# A; p选择 Components，这样我们在移动时，是移动整个部件，而不是移动一个模
型。在 Translate 标签下 Position 文本框输入: 0 -255 0 (数字之间用空格分开)，
表示将 Y 轴部件移动 X0，Y-255，Z0 的距离，如图 16 所示。

; [1 P( Q; W0 |! ?" X, V3 G

Vericut 里面有许多坐标系，如部件坐标系、模型坐标系、机床坐标系、工件坐标
系、用户自定义坐标系等，但对构建机床运动结构影响最大的是部件坐标系
(Component)。当新建一个 Vericut 项目文件的时候，Vericut 所有的坐标系都是在一个
位置。注意看上图中每个节点后面括号里的参数值，里面的数值就是该组件坐标系原
点相对于上一级父节点组件坐标系的距离，对于旋转轴，每个旋转轴都是绕自己的组
4 f' U* ?8 B# P6 v件坐标系来旋转的。

在平移，旋转坐标系的时候，要注意选择对象，即在 Modeling 窗口上面的 Selected
的复选框选项，如果是 Model，移动的只是一个模型文件，如果是 Components，移动
& E; F  m3 M  a1 \5 V) F; c的是组件，包括这个组件节点下的所有节点都会相应的移动，Selected 选项如图 17 所
* ^& T( o( d4 s' `0 x) s示。
3 a  \9 D: K7 k$ `
' g' q/ J# F) D- q: }
% m% a* F2 f/ Y+ {/ D  s


& E8 o* @' D4 q3 Q