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
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
: A3 W9 P5 B+ F确性等。
) T2 w; N1 s7 i1 A. `% q* x& D9 S% k# U- K
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
& J9 i) f/ F8 l9 y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
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
0 G4 r0 a* Q' M: F8 V$ d0 {
& M3 X# n- X/ H+ i& x
* w/ Y; j1 k5 o0 l
4 H" X( r. ]* l4 z
$ G% P- D' U7 _5 y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，
0 R. R/ V4 B( ?5 j6 d1 P1 p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。




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。
) ~$ o9 f# M! h9 J* U

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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
  a5 n; L2 C: Y  j6 Y# X# J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
8 F( j+ w3 E; N' D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
+ F# d, ~, e, I: G5 C整。

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
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
) U/ e! ~9 F. x! R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
; w' l" c6 F; O0 o5 {+ \1 _6 ~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。
' I. P  A! m; P6 l3 J( H- D# Y8 L
$ a8 a2 c" d# k- o$ P3 f$ q" e; b

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用相同的方法输出 Based_Z 部件，如图 5 所示。



/ u% E4 g9 l. }& `1 Z) ^; W9 K
输出 Z 部件，如图 6 所示。

* C) S$ O, [9 e, ^$ Y

# O& p  y: R! S% G3 t: m
! k) {- w4 W( v8 E$ s* W% F
1 m& i3 o6 N. ^7 ^: w1 o. E输出 Y 部件，如图 7 所示。
5 K% y. s& a0 o9 W1 B5 ]) y
& F9 |- a3 ~+ Q4 R: E3 i
* K- M: v) V, X
8 [8 D/ i. s& a; p

& G7 t4 @  E: R% M5 M+ C) h" J输出 X 部件，如图 8 所示。

$ ]7 t0 L5 X9 X4 t) D



/ o" w! I$ ^- N
% Q) I. x2 z5 m输出 Spindle 部件，如图 9 所示。
* G& w7 R  _5 C0 S
% L8 R8 n, j9 f, U
$ o& u( o8 l* {


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
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。
完成输出机床模型后，接下来将输出的模型导入 Vericut。


/ i$ J; `% F' D+ ^  y

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二、在Vericut中建立机床模型
! o9 Z5 ^6 W# G- o8 p9 P+ v5 r1、新建一个公制项目文件(HARDINGE_VMC1000II.vcproject)
9 }$ m% F9 [1 m  C5 b' t: ]+ A% V) y- R
# v, g+ P! S2 `3 g 运行 Vericut6.2。
7 }: |, _1 [/ i3 K* W; U7 V( J
 选择 File > New Project > Millimeter ( 或选择工具条上 按钮 )，新建项目文
% }! `+ i% p6 J) ^& ~  G- Y0 n    件。

 选择工具条上 按钮设置你的工作路径,例如：E:\ HARDINGE_VMC1000II。

. X# r# ]2 J7 L/ {: {, z0 z 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
    路径。

6 ]# N# a% D# ~ 在 File 文本框输入 HARDINGE_VMC1000II，单击 Save，将新建项目文件保
, R1 ~& W0 E% l9 V- Y' R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
; U7 b% {) _1 q1 t5 A# {6 q键在该图标上单击可以在两种模式来回切换。
8 |( Q5 w% ?9 n2 V4 g/ ~

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2、定义机床运动结构
(1) 显示部件树
: x, \8 ]4 a1 w6 v6 ^/ A( R3 d 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 )，
# L! y! |, h. U. n  m系统弹出 Component Tree 窗口，如图 2 所示。
0 }, M4 u- j0 `" R5 A. J% {


  a, u5 O0 t% p! V& r" ~
(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。
" x$ M. E+ t6 ?$ h% L( G* v+ e 在 Component Tree (部件树)中，选择 节点，双击，弹出 Modeling
窗口，进行部件或模型相关参数定义。
 选择 Model 标签。
. t  U* q7 R7 }" q( ~/ c 在 Type 下拉列表框中选择 Model File 选项。
; P2 n  k0 e; S+ Z# ?0 E 单击 Browse…按钮。
& L$ ~5 D2 X- E1 @0 b 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II 选项，进入用户自
5 h; X0 ]& G0 }. k9 ]) ~# ?定义路径。
3 l8 p& A+ K: l7 {+ R# ^' N- R 在文件下拉列表框中选择 Base_y.stl 文件。
% D! O. a3 G# F) b  Q! l 单击 Open 按钮。
- {- E; e7 h3 _) Y& n; _; _ 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。
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。
6 S: U! ^" i$ ]6 s+ n/ f* H. q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。
9 p+ h4 \* ~. T1 y

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(3) 定义“Z ”线性轴
0 h" X" z! T1 \& d  P  p/ A) N在 Component Tree 中，选择 节点。
+ l& ?/ ?9 X: y# y+ P" A* r. W5 u
右击 节点，从弹出菜单中选择 Append > Z Linear。
9 l/ |  `9 y- s' B
  {& m- j0 ?" h! w5 W5 W- i  S2 n双击 ，进入 Modeling 窗口定义 Z 轴速度和颜色。(后面如果没有特
. g' ]; M, ^; z! C9 s, \* N别说明，都是选择节点，双击进入 Modeling 窗口)
% v, G5 _- e, j
# A; r- ^3 C* w6 E& U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。
7 m! G/ q' x5 b- b% d! k3 h/ X
& C: C1 g1 x* y. ]1 X      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:\
% i' D) ^: {# Z# j. \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)

6 M! B& c! _. z添加完成“Z”轴部件模型，如图 4 所示
" v$ V; [3 o8 Q, @+ [. @
+ B1 B8 j; l+ u5 s* t/ t
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
% m# C3 {+ T# L7 v8 Z* ~! ~实际运动方向相同。

; V- B( j6 y5 `& S' ]' u2 W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
) d1 O3 J) `8 b# N# _% ?2 l的运动轴，在 Jog Distance 文本框输入运动步距。如图 13 所示。


4 p8 _5 I6 V% `
$ e8 V. z& k  g. w

. Y/ k5 c0 Y/ Y  y" ~5 ]  G  P
( s8 @' ]" _% ^6 f3 Z
4 e7 Y6 P- G' Q% S

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(4) 定义“Spindle”刀具轴
1 I1 B, f6 g; p8 K/ M在 Component Tree 中， 节点下添加 。
5 x7 w) _! c* v! P" l添加 Tool Spindle S3 的部件模型。
: [4 C9 K# c( |% A1 H3 s4 k
8 G7 z$ M! O/ P5 {  ], X; [通过 Modeling 窗口，添加 Spindle.stl, 颜色 3:Light Steel Blue。
4 i8 ^4 d6 i! o* Y5 ?" V添加完成“Spindle”部件模型，如图 14 所示。
9 {7 X0 R; N$ o2 o2 y# j
" `3 I7 l. O: c: q
$ [. V2 g" F+ j! I2 h( m

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(5) 定义刀具换刀点(Gage Point)
, Y; k% _3 b( k+ O* i在 Component Tree 中， 节点下添加 。
" u7 I' w% M7 u9 c; W添加完成 Tool 换刀点，如图 15 所示。
( x. c$ o- S% L; W# V
8 Y! E. d& W3 C# w8 G

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
% l) e- k/ ?( j# |
  \& f+ x0 M7 I/ T; P) ~9 }' c在 Component Tree 中， 节点下添加 。

! X& O$ P3 k0 t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。
' y8 N8 @  G- D
- N8 z8 f0 u# L添加 Y1 轴的部件模型。
8 S/ O5 I$ a7 P' T( A% P, o+ R/ f
选择 Modeling 窗口的 Model 标签，添加 Y.stl, 颜色 12:Dart Turquoise。
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，
4 R1 z4 e8 V% G! f# C  S0 Z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，
  J9 x: N5 v) }" Y7 s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
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
: N" W; u+ w3 F) @3 X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。


( E8 h0 j* I0 k0 @+ N
. H  B& a8 p* ?+ xVericut 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
( h8 y, \3 j6 O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
" Z7 g5 `* \# |1 t! `  r$ J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
( I, B" n4 z1 `$ l4 u% p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。
' d; P  i9 a" [; R7 q# M( Z
/ c+ y' y* Z6 {' D% A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
4 d" u0 M1 Z; R* q/ N2 X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
- k* z& Z/ m$ J; R/ S9 e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
) v: w. E5 b, x( b( F: U. Y( c& J/ B示。


, ]% S- [4 L4 Q. m+ s

; H" {1 ?2 S+ y, Q2 ~4 |
0 ]+ j- I9 {% Q) }
+ e" b3 V9 p  ^+ p
! w/ N* e! G/ p) |' k+ n