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
9 h, H0 y( _/ w% A9 U$ w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
  D' y' h- c- X, W确性等。

8 y6 x9 ^2 i5 y7 G8 z$ E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
: P" A5 c1 e& K4 Y6 s' 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
' t, @+ v! N6 k" j9 X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
3 h5 U" J, f0 E0 C; j$ G) G: M2 W0 g
3 E6 k, _, T* w# f! _: J


& q) N! w8 h" H1 r7 q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，
5 c* C; @* u& T0 T+ s) |. |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。

6 m( @5 M5 g; N1 c/ M


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。
$ Q8 a6 A( d5 H: z* m8 M  k! M

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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
# Z7 p8 N" ?: a, C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
: w6 n0 @- s3 Q4 _" `整。
0 w: \* `; ^9 @0 P& ^
2 j- _6 E% e3 N5 _# H  P" N5 L& V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
8 p) x( p7 _! {2 H4 }>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
  `& c7 ]9 M( K0 g* F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
$ w6 b, P' X& r, g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
- y2 S% Q- C! F) O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。
% D6 ?' Z1 b" ?0 ~; Y; ?$ y  c

4 _! l8 B$ S& R2 r

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用相同的方法输出 Based_Z 部件，如图 5 所示。
) w5 c" d0 s8 Y$ A2 B: F



输出 Z 部件，如图 6 所示。


0 k( n$ A0 M1 i/ b
" C* h3 P- H' `, n% w/ P) F

输出 Y 部件，如图 7 所示。
" Z, Z8 B: ]! z; _  `4 Q

* |" B* U, }; f( }& s! q0 v5 j( L, o% u


输出 X 部件，如图 8 所示。


( S9 h% ~" ?; ]
1 n. h' T4 {3 W6 f! ]5 ~7 [/ }: c6 K


输出 Spindle 部件，如图 9 所示。
5 W9 ^) d: ?) Z3 h7 i: b

, K; v( z7 W9 c' ?
) F6 @  W( F6 a2 _

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
+ D8 o# Y( u6 x; W& y1 Y/ y+ G) 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。
完成输出机床模型后，接下来将输出的模型导入 Vericut。
. M$ u8 B) K* l( _7 ]
5 Z6 H3 E+ [6 g; ~. L
+ |7 R3 w  x4 q9 x) H

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二、在Vericut中建立机床模型
+ ^' g6 P. w0 F+ k' c) _+ {1、新建一个公制项目文件(HARDINGE_VMC1000II.vcproject)
6 S4 c1 x, s, v8 p2 W" ?
 运行 Vericut6.2。
$ P3 D$ T& E2 l. I5 ^( ~4 y
  T7 U7 [( y! F, M2 E2 i 选择 File > New Project > Millimeter ( 或选择工具条上 按钮 )，新建项目文
% \! l$ y1 ]5 [5 k5 m    件。
6 |4 j5 i2 U& P2 \
8 W5 q8 I+ N. k 选择工具条上 按钮设置你的工作路径,例如：E:\ HARDINGE_VMC1000II。
7 u4 ~8 f6 S, w' V& \
 选择 File > Save as...菜单命令，。
2 [1 ^/ T; G8 i- s1 Q, L* o8 O
 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II，进入用户自定义
- _1 t0 d) U5 U2 D* v8 M    路径。
: K4 w0 E, i2 F3 _% ]
2 y% t7 n/ c. k& n 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。

. ]: ?# T. G& l! F5 r$ q5 z, y工具条上新建项目文件的快捷命令： (Inch:英制)或 (Millimeter:公制)。右
# i5 r) I4 x: {( k! X" Q/ z- h键在该图标上单击可以在两种模式来回切换。
, K) s. g( a1 m$ U# x( ]9 H$ \
5 h- B6 b5 ]5 ]7 \' L

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2、定义机床运动结构
( m( a! S1 n+ D/ r1 Z5 i(1) 显示部件树
  x$ s" ^2 r# s! U  q 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 )，
& o  Z/ Q, U2 u' K6 ^! W系统弹出 Component Tree 窗口，如图 2 所示。
" e. R# }# ]- c& w" y3 @

3 |' m0 g8 P% r7 y$ d' Y3 r
- ?3 M/ M! t* {2 t7 J
(2) 定义“Base ”部件
. n) j* k/ |& w4 q- J9 ]/ d3 j 在图形区，单击右键，选择弹出菜单 View Type > Machine，切换到机床视图。
' g% ?& n. {, a6 I' r 在 Component Tree (部件树)中，选择 节点，双击，弹出 Modeling
* q! t# k, v6 N1 f3 k6 ~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。
2 `' U& j% B0 w) ^7 ` 单击 Browse…按钮。
$ J! z3 A2 V- x7 {4 z! s4 h7 S: j 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II 选项，进入用户自
定义路径。
8 e5 l& Y( v7 a: G5 F+ T2 z. p 在文件下拉列表框中选择 Base_y.stl 文件。
2 A  u4 U( c% T: p. r8 A4 M; w 单击 Open 按钮。
) Y  n4 m) h6 G% T 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。
# i  Y1 e/ U' i3 g/ [/ v& p/ R3 ^+ q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。
. N* r8 H3 Y# s如图11所示。
3 h% O0 o/ G- D+ i7 M
) C$ \# z# a7 h# ~. X; r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
+ L, {, e9 W, c1 k在 Component Tree 中，选择 节点。
+ [4 ?1 u# f  W) m  ^
, ?9 q$ e- a7 h. \右击 节点，从弹出菜单中选择 Append > Z Linear。
2 u/ T: a, _" p# o2 d
& z  }8 r& ~+ |% ?3 @双击 ，进入 Modeling 窗口定义 Z 轴速度和颜色。(后面如果没有特
( B) e6 T  {! R别说明，都是选择节点，双击进入 Modeling 窗口)
8 {0 P4 G$ b) \
在 Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入 Z 轴快速定位(G00)
  ]9 F" c  S* }  ]的进给率(units/min)：30000。
! x0 Q: k, {0 t8 Y1 z' W
      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，
* f7 R% A) y* W9 j% k6 Y: e都是从该目录添加模型)

5 f1 w- ?5 |! c  _  U1 I5 i, p添加完成“Z”轴部件模型，如图 4 所示
" ^2 {( o- r4 o/ ?1 c: \

5 S/ i* r1 A; q* S! q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
4 ?) {& ^, l& w  d/ M+ P实际运动方向相同。
5 A* ~, E; Q; }% M: f; e
! P2 M4 p6 x4 V- D; t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
$ U9 E% ]- ?, i5 W6 M- I6 g的运动轴，在 Jog Distance 文本框输入运动步距。如图 13 所示。



' K3 G+ b' W; D6 e( ~, |* g
+ x0 {- I2 t' A

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(4) 定义“Spindle”刀具轴
在 Component Tree 中， 节点下添加 。
. m- {6 T: |* |4 E添加 Tool Spindle S3 的部件模型。
7 u( b9 i) \5 c& S* S# n$ W% 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。


" T" o8 T0 T: c9 c& n

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(5) 定义刀具换刀点(Gage Point)
* Q0 k1 h; v5 i7 q: ~' o* ^在 Component Tree 中， 节点下添加 。
添加完成 Tool 换刀点，如图 15 所示。
( e- P! J7 C! W" M7 J% {! L; k


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。
! S2 J8 [' @" y0 T! I8 d

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(6) 定义“Y ”线性轴

/ o+ M5 S/ P2 i' x& W4 ]2 Z' a在 Component Tree 中， 节点下添加 。

' ~" k6 O; e; c0 K3 Q; e6 }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。

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，
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。
# u8 Z* \) g0 d
选择 Modeling 窗口的 Positiion 标签，注意在该窗口的上面在 Selected 复选框
* y0 }0 o! {6 O+ Q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
- P9 G6 D7 J; C( {& `" h# d* F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。
+ A$ ?; Q0 ?, S2 s& E* |$ l
$ j" A7 T% k* F* v, _) x8 M' x+ F

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
" a$ n# \/ S" Z. w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
: P3 f. `% Y% Y+ P# r2 W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。
  Y% q* }0 f: E! Z0 n$ I; V
' a# I0 B$ h0 \. C% l+ t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
* n, [% Q) M; r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
示。


5 _; x/ f% H: a, n

' q  y  x( o$ U7 B3 m* L5 c