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
确性等。

/ j% K: @8 {) e- u6 A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
' t' H9 k4 y6 }3 W+ ^" v, v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. S7 d& x+ `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
! w7 P# J$ T( o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
+ L+ h8 T( M2 [- [' M$ G
9 ]5 O; k" ]. g9 d/ m5 k9 b, v! O
" ^% ]9 r+ {$ ?
% r+ \9 E4 \7 P! s
* ^) O$ j% K, Z3 Z1 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，
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。
  Q/ f' z1 [8 f. H# J; O8 \( W" W

  t, T* u5 P- U$ n* c7 n6 |1 v) V' r/ F
9 Z. f- p/ E2 K' [
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。
1 g; G- `# }5 M. N8 w5 Y- O2 ^2 J& e

2 f* i0 \% A: @# ]( l+ W
; i% f0 L% \9 D2 G) f  i3 l) |

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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
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
: t0 K% P7 ~1 w* g% r! |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
整。
) X+ E$ P8 Q3 |9 `, O& n
9 R+ V# r$ S  l- v% H" v1 N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
  Q5 d8 v4 p" c1 K>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
0 U+ f6 o5 b$ B$ }- S. X* x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。

1 {5 W3 Q' e9 s6 d" C% h2 m& u
$ Z4 a' Y2 b5 @3 n: o

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用相同的方法输出 Based_Z 部件，如图 5 所示。
  W2 Y) x: X) V  B; W
( |% _) Y* ^! t$ a( h; X0 Q

% E. D' I. G$ h
: }1 }% _5 X; ~) v输出 Z 部件，如图 6 所示。
$ C5 x( Y9 c$ q2 ]2 Y* Z7 A
: {" P9 Z' Q7 c( f
2 o8 ^3 H6 U# g2 d. h


- S1 F  r, ?. v0 ^/ {5 X9 J2 o输出 Y 部件，如图 7 所示。
6 E: p; Z4 f3 l+ x7 R/ P3 e


9 }. H1 j- b$ L1 [9 o

输出 X 部件，如图 8 所示。
1 \* w& z+ S$ F' a



) }8 u& y5 B8 Z) k

输出 Spindle 部件，如图 9 所示。
$ j" z+ B8 O" \/ H& l+ k/ |4 X


: d% F+ b% n$ k$ s
& f: B* C" _; B1 Z5 H
+ @0 {+ [7 J4 B5 p; N& d1 u2 K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
2 k& P( ~2 K# V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。
1 e  W6 Q/ a  e) a完成输出机床模型后，接下来将输出的模型导入 Vericut。

5 ~# W8 l. W3 k) O; X; h% ]! R. m

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$ g) [# Q4 d: R) q二、在Vericut中建立机床模型
1、新建一个公制项目文件(HARDINGE_VMC1000II.vcproject)

 运行 Vericut6.2。
8 g! H9 p; o7 B1 W, @% ^8 B
 选择 File > New Project > Millimeter ( 或选择工具条上 按钮 )，新建项目文
    件。
3 a5 j1 s( P5 c' A2 e
& V1 j/ _+ q% t3 q3 _7 P 选择工具条上 按钮设置你的工作路径,例如：E:\ HARDINGE_VMC1000II。
; G9 w$ o* {7 Y% u# R5 d) T
 选择 File > Save as...菜单命令，。
/ r( }. Y: _$ n# p4 y9 |" Y
6 U$ \9 X. V; U 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II，进入用户自定义
" n' g- S% x& Q) S2 H    路径。
, v9 z6 Q* k9 T. T& u
5 {1 z/ e1 [8 g0 L 在 File 文本框输入 HARDINGE_VMC1000II，单击 Save，将新建项目文件保
2 [$ a0 G. r  H存在用户自定义目录下。
; S' ?: R; x# t
$ o) |3 j% N* C. W$ i) C* b工具条上新建项目文件的快捷命令： (Inch:英制)或 (Millimeter:公制)。右
键在该图标上单击可以在两种模式来回切换。

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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。
, d! ]- z, c. b2 p* l7 o/ ` 在主菜单中，选择 Configuration > Component Tree ( 或选择工具条 按钮 )，
% t+ A7 r" T6 u/ u' j( x" H: k0 W! n! M系统弹出 Component Tree 窗口，如图 2 所示。

6 S( z9 w' f) X6 G3 K, z
0 W8 P& {. K5 S* O/ q

, ~  T# U- B, Q7 C. g4 S1 V/ p(2) 定义“Base ”部件
' R9 q% U/ H9 \8 k& t- a% I. r 在图形区，单击右键，选择弹出菜单 View Type > Machine，切换到机床视图。
 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。
5 R- t. I9 `0 c! w; ~9 ` 选择 Model 标签。
 在 Type 下拉列表框中选择 Model File 选项。
% s) z; S: S9 c2 y9 L 单击 Browse…按钮。
+ i- N' ^0 }6 `; \9 |# H 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II 选项，进入用户自
6 D5 ]" b% q, H& R9 L8 z  v3 I! q定义路径。
7 e( G1 I8 K5 l( q$ q4 D) ^2 b 在文件下拉列表框中选择 Base_y.stl 文件。
; L& O* L: F# f. w# U  N4 r. X 单击 Open 按钮。
 在 Modeling 窗口中，从 Color 下拉列表框中选择 28:Dodger Blue 。
; ]& x* ]' J$ f 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。
如图11所示。

2 ?5 v/ G; j% n, |( T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。
: C4 b' H  N; Y- _% ~; ^

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(3) 定义“Z ”线性轴
, b' F. s1 {/ R, ~. M# K, Z在 Component Tree 中，选择 节点。

$ l6 b" G! ^6 i' M5 P右击 节点，从弹出菜单中选择 Append > Z Linear。

  O) v1 u* G0 \双击 ，进入 Modeling 窗口定义 Z 轴速度和颜色。(后面如果没有特
别说明，都是选择节点，双击进入 Modeling 窗口)
' q9 h% q2 K1 n! `' G
在 Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入 Z 轴快速定位(G00)
2 v* P9 v% }, i! e" |的进给率(units/min)：30000。
: s6 o0 n6 X( d1 R. W
7 u: }, i/ p! t2 E7 w& Y3 T4 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，
' h# K4 t3 L' L* M' }都是从该目录添加模型)

添加完成“Z”轴部件模型，如图 4 所示
  `6 {6 J: F- F. }- P/ e1 N

& ?, z& @: Z' R" `. `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
3 K1 |4 u- t% c+ l# i实际运动方向相同。

4 j9 |9 ^' }, |3 ~/ k* H8 u" 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
5 L6 j8 X4 V# m' {0 ]0 @6 \的运动轴，在 Jog Distance 文本框输入运动步距。如图 13 所示。
8 u* g- o( F& P3 z
1 u/ c1 Q5 H; E! w, Z+ J
9 ?) W- o; R9 P' L

4 L! X- I8 i3 H7 Q

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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。
4 x4 W  r4 k; d9 `
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。

  s% G( i* J5 D0 I. c/ S
/ u5 d5 ]6 h, s3 g" N% k

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(5) 定义刀具换刀点(Gage Point)
7 t5 P: H4 H1 L2 ]# B" E' B/ \  g在 Component Tree 中， 节点下添加 。
添加完成 Tool 换刀点，如图 15 所示。
/ ~% F2 f2 u* V1 F# @% Z; E1 z
8 D5 ^+ {1 A, g4 Z6 R- _& d

6 D% _6 P# Z% X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

在 Component Tree 中， 节点下添加 。

进入 Modeling 窗口，Component Attribute 标签中，在 Rapid Rate 文本框输入
1 K9 w' n, @4 m  lY 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、
- |* B1 }+ f, A0 z8 n  d& b5 w, p1 a/ qG02/3)的进给率：12000。
2 `+ _3 q+ B8 d' K( J8 C* M
; Q& ^0 B3 q. X% P6 ]5 O2 E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。
. [( o; `8 S2 c8 s- M4 i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。

+ k) p( Z' V3 _( _选择 Modeling 窗口的 Positiion 标签，注意在该窗口的上面在 Selected 复选框
: P8 B& R& J) U1 M) s2 i$ {2 ?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。
/ Q" S/ s7 V4 }7 G
6 z7 M+ M& J6 S" U1 M2 o9 e

  K8 U3 a# ?/ bVericut 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
2 q" m& ?# l+ _; _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。
2 v3 M# {9 ~) G) 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
, }% C% j0 _# ?$ i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
: b5 N/ R4 O  M+ P; m) Y) x5 E; l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
! T5 _4 {5 a1 w. w  z* k/ l! U示。



: q9 e; B' h. ?3 a* w2 }4 G$ W


: U  Z% ^7 r1 A9 M$ M
; Y/ o/ l3 v8 a