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
; x/ N6 o" A: s' o" n8 b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
0 D1 a$ D" C% L% Z0 Y确性等。
: G& \; I7 v$ d$ f
0 }1 y: q5 h* Z# `+ {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
/ @. L  F9 w0 v4 }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
. R' C4 V9 Z, n) p9 c4 Q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
9 G7 z4 v0 M7 k. L  M  p% V* ]/ j3 |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
: C* M6 y7 p8 E. a  o
/ G1 @' f" w' _( j5 X6 p7 ?% }! C


7 l3 K, g2 \; O6 g- t% y! G& x$ \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，
/ h# E5 s' I; G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
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。

, [# F- W* c$ ~) v- M
7 e0 e6 t4 ~  S: G
! _; m8 d. E3 J+ e/ `: ^/ J
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。
9 W8 k; F. u8 o. w- g

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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
. w* k# a8 s% w, t9 W8 |  e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
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
2 T8 ^; y$ s1 e$ K8 s整。
' l9 O, r- G7 G
9 x3 M4 A1 |3 k7 ^. `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
* W) C$ Q( o  i1 P  }1 S  q/ ~>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
. L7 P) K- O# K& |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
: U% v8 M; O5 t4 }1 a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。
5 I; v  T" }+ e9 e/ t9 Z- @

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用相同的方法输出 Based_Z 部件，如图 5 所示。
! r0 v/ D/ M0 z



, W  `/ K+ h3 w9 M  {# t输出 Z 部件，如图 6 所示。


4 z) K5 _/ T8 p& x9 L

7 i1 N3 ~' x/ U* E& g0 b) c6 }$ p
输出 Y 部件，如图 7 所示。


( F% ]3 H8 G, A+ w% O( W5 b
7 [' ^! k5 i9 f, g% t* T) E

输出 X 部件，如图 8 所示。
' c. V2 F- u, z9 A$ H
! p/ N: B+ L( e' u
8 |( @, D) |, J9 E9 R2 _: t

' j2 L- Q) k- `7 p! I
6 _( n8 S( x8 H
输出 Spindle 部件，如图 9 所示。

2 i/ A8 I! s# z1 l

# z' I" a5 H$ L2 P4 N; a; _

5 a. s7 _" x; G; z6 \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
4 L" I7 W0 {! y% q) \9 c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
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。
3 F' \& w  z: z# D. A完成输出机床模型后，接下来将输出的模型导入 Vericut。
: D% D% l! M; s9 `/ b8 ^& t3 @! l

' e6 V1 s3 h% R* a0 k: G7 |8 u

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二、在Vericut中建立机床模型
1、新建一个公制项目文件(HARDINGE_VMC1000II.vcproject)
' z6 {& C0 a' }( G2 S
 运行 Vericut6.2。
3 O1 J" F: f. z3 w8 V) M& P" v
 选择 File > New Project > Millimeter ( 或选择工具条上 按钮 )，新建项目文
& p  k$ @4 w% h; H2 K6 v    件。
; y; X* a# Y$ x, r- ?7 p( {( \
 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，。

 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II，进入用户自定义
9 u' B0 J$ i1 C% U( I! y    路径。

! c. A$ B/ f& D+ P! ^  b% j% D3 O. V 在 File 文本框输入 HARDINGE_VMC1000II，单击 Save，将新建项目文件保
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
. L1 D# _4 A# ~% o! M- N键在该图标上单击可以在两种模式来回切换。
* H* M" e  k/ x+ Z8 o: b6 k
4 R& q" X* h9 A' }" y9 I3 P

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2、定义机床运动结构
# g5 F' h+ f- Q/ _- e& ^$ {(1) 显示部件树
1 d/ _  p) q% f  `" B% V 将刚才导出的机床模型文件拷贝到用户目录 E:\ HARDINGE_VMC1000II 下。
 在主菜单中，选择 Configuration > Component Tree ( 或选择工具条 按钮 )，
3 w: }8 R/ E0 W0 _" ]系统弹出 Component Tree 窗口，如图 2 所示。
1 G4 X: F- T2 N6 k
5 d: X) r. {# A  V# Y

1 F; o8 O, m  W% k9 F1 b' ?
$ K1 c( S: r5 _; m(2) 定义“Base ”部件
0 `  C7 e) P3 x1 K2 }0 s 在图形区，单击右键，选择弹出菜单 View Type > Machine，切换到机床视图。
5 H/ s% b6 A' h/ Y2 W0 W5 W 在 Component Tree (部件树)中，选择 节点，双击，弹出 Modeling
+ \1 @# k+ G( U3 `  M7 }/ O窗口，进行部件或模型相关参数定义。
 选择 Model 标签。
- H# \7 f( v' X  L& F( V 在 Type 下拉列表框中选择 Model File 选项。
 单击 Browse…按钮。
; [* s; P- U' h" m! L 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II 选项，进入用户自
2 I* C5 ]  w, d" D$ h# Q定义路径。
+ J5 K2 I) \4 }6 W0 v9 q3 p4 V 在文件下拉列表框中选择 Base_y.stl 文件。
 单击 Open 按钮。
 在 Modeling 窗口中，从 Color 下拉列表框中选择 28:Dodger Blue 。
8 M( D. p) s9 ]  y1 O) f 单击 Add 按钮，将该文件添加到 Base 节点下。
# v1 I6 A+ X* P  c; |4 I. P, `7 f, y) J' g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。
& c( I$ X7 I9 o- @8 a# ~如图11所示。

, K. q; W9 Y* i* Q6 w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。

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(3) 定义“Z ”线性轴
* P* S2 C- }0 _( {) S& @- c/ J在 Component Tree 中，选择 节点。
* _' z9 _6 E5 c6 t( W3 y+ D$ Y
; H' H$ C6 \  D  k% @# r; k! O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
( s+ d2 r6 F1 }2 x别说明，都是选择节点，双击进入 Modeling 窗口)
# t0 o3 C( R. o& g; y  a7 W& f) L
在 Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入 Z 轴快速定位(G00)
5 ~, R4 t1 l2 ~4 l9 n) i的进给率(units/min)：30000。

      下面添加 Z1 轴的部件模型。
) F5 w$ X$ j8 W+ L; E- w+ ]% S
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)
+ d- j4 J2 Y8 j4 }. y+ q! U; Z
6 e6 ~7 I, r* f1 R9 n( v: S, o添加完成“Z”轴部件模型，如图 4 所示
! d2 S% Q6 l& k
+ f/ \: W+ r% j( u& n# S: `
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
实际运动方向相同。
, A" z% L7 r; A/ x0 D8 _3 o
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
+ z  e. M; G5 {4 c$ S6 p2 I' g5 ?$ Z的运动轴，在 Jog Distance 文本框输入运动步距。如图 13 所示。

9 @5 R7 O  b' o



$ p: R6 m* o+ S: U+ \5 J

+ C% ^! e8 J+ g1 E3 X7 v

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(4) 定义“Spindle”刀具轴
在 Component Tree 中， 节点下添加 。
添加 Tool Spindle S3 的部件模型。

. D1 w8 R! d/ U3 I, H通过 Modeling 窗口，添加 Spindle.stl, 颜色 3:Light Steel Blue。
- }& w0 k9 ~% G) c9 k添加完成“Spindle”部件模型，如图 14 所示。


# v/ Z% `3 C2 F5 x, Y0 q& Z5 {

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(5) 定义刀具换刀点(Gage Point)
在 Component Tree 中， 节点下添加 。
添加完成 Tool 换刀点，如图 15 所示。


0 D/ z. B5 p5 @9 ]0 {  v, _' R
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
  I9 F7 f+ `. l/ e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
) B6 O# K1 ]/ e7 A1 _- E
  |; x( x3 [6 U" {. w9 q( k在 Component Tree 中， 节点下添加 。

6 h. c& `! S7 m% Q# L进入 Modeling 窗口，Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入
, Y& n4 q- Y6 T7 C. p5 M2 i2 hY 轴快速定位(G00)的进给率(units/min)：30000。

7 p% S4 R% h) c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。

; \' }7 u& U" G7 [4 X8 f& R添加 Y1 轴的部件模型。
, g8 }: o) S7 o- y) N' @! h
  W, n" b# x- u: L" b# O0 Q. R# _选择 Modeling 窗口的 Model 标签，添加 Y.stl, 颜色 12:Dart Turquoise。
2 M7 e% V9 [2 v! c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，
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，
下面将 Y 轴部件移动到机械原点。

选择 Modeling 窗口的 Positiion 标签，注意在该窗口的上面在 Selected 复选框
3 k! k6 P6 {* x3 e+ g* I. c" R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
7 q6 Q) H; H$ J% q  |7 p型。在 Translate 标签下 Position 文本框输入: 0 -255 0 (数字之间用空格分开)，
4 S9 j8 ~8 l0 G8 ?* I0 [表示将 Y 轴部件移动 X0，Y-255，Z0 的距离，如图 16 所示。


1 J% }6 U+ w1 y  V4 P
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
) ?3 n) W0 P* a1 {& h0 g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
2 N# h! \% Q! i6 X1 y6 F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
件坐标系来旋转的。

' W5 d1 m- X  `; [* S1 C+ n' F) G) ^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
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! I7 B% F8 k5 {示。
9 f9 r) ~8 w. q5 V' Y( r# l& e

8 j! o: A8 ?. I# x: v, r- H
: E1 E6 v  n6 S) H* ]4 @
5 Z  h1 c& m4 }( R% q! Q

6 X7 ^2 q, U3 _) q: v5 T( x- r
- l  i( z/ G" H' A& Y- X