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
' M& M3 G+ d5 q; @( m& s) |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
) S2 Z5 F& @* P9 a" ~7 n确性等。

, C) N1 C) O* W2 \5 ?5 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
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
. z# F6 r4 k' j! ^" y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
* F' [+ |' ?8 `4 Q/ I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
/ C0 X" [, n4 V0 @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

- ]6 k7 W* F1 F' p( G5 `2 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，
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 T. ^( S0 q5 J  z3 M


, B; x; f% Y) I4 W
7 y, H+ A' ~- u2 u+ c& U. o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。


5 O: W  F% T' Q9 z( I

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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
( k$ v* C. E3 G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
6 A3 h; L8 }+ f/ }* ^6 u- u( H整。

/ [: m" A* {+ `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 B; O( ]- ^! ^# i/ O/ c>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
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
2 J0 W; ~. {: f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。


' T' _1 `0 z; L$ @7 `9 ~

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用相同的方法输出 Based_Z 部件，如图 5 所示。
# s$ D( J. Q3 G
, m! j$ J: M( g


3 [. w3 B) f* U9 Q输出 Z 部件，如图 6 所示。
% Y& j9 w3 d, P& g
6 o" y6 C+ h( Z3 ?4 G: Y
/ I- k! {% o/ B  m0 j3 ~

7 d9 {% Z& `! Y; b. e! c4 K
输出 Y 部件，如图 7 所示。

9 P- f4 Q3 Q2 u5 w9 I: Q* `  {! t


& e5 t9 N- z' c
输出 X 部件，如图 8 所示。
  g. V" ^$ W- x. Y5 U0 F, R/ H  J



2 a, ]8 ~4 G& @) w8 k) Q
% n9 M5 {6 s, ~8 I  ?
输出 Spindle 部件，如图 9 所示。





3 x4 f% m$ e  S* Z- i' h* w9 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
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
2 {7 D. e$ ]6 T5 e8 `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。
5 H$ o3 t5 e. k& x, p
7 e" V0 U/ V0 V8 Y# h9 I
4 Q1 X8 Q4 ^2 n9 u- Y# l  i

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, z( e6 o1 x4 u% |, o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。
1 S6 X* ]9 j9 @) a! O
 选择 File > New Project > Millimeter ( 或选择工具条上 按钮 )，新建项目文
, O6 j+ j. [; |! y    件。

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

& {! H- s/ t* R% }% T( M2 m  z 选择 File > Save as...菜单命令，。

! ~$ @" j, p+ p3 h1 g 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
0 J$ l) }5 \/ I8 C% B$ V! Y存在用户自定义目录下。
4 @  X# y) ~9 b/ z& l
工具条上新建项目文件的快捷命令： (Inch:英制)或 (Millimeter:公制)。右
5 V6 a; x/ v: R. }6 i7 B键在该图标上单击可以在两种模式来回切换。
0 @' \  T! C/ W. @# P; u$ C2 E9 |

. g; @; Q7 t3 t. Q

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2、定义机床运动结构
, `5 I) m# ~& s2 F8 }; u  D(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。
 在主菜单中，选择 Configuration > Component Tree ( 或选择工具条 按钮 )，
. {, |! H8 j' J系统弹出 Component Tree 窗口，如图 2 所示。

; e( h& |2 @( ^7 F
$ Z: ^8 ~# V+ G# M' y: @
$ S  f% p% K5 M- D# `1 v
(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。
 在 Component Tree (部件树)中，选择 节点，双击，弹出 Modeling
* x7 f* r+ g! n* S' l4 {4 z窗口，进行部件或模型相关参数定义。
 选择 Model 标签。
  n* r9 C6 R0 Y6 j8 O+ l' g4 g$ H8 e 在 Type 下拉列表框中选择 Model File 选项。
 单击 Browse…按钮。
! T2 q& T9 {) y* V6 r. H 在 Shortcut 下拉列表框中选择 E:\ HARDINGE_VMC1000II 选项，进入用户自
; {& t- V& k" F3 M4 p定义路径。
' C7 d- w8 d- p" g" I( r# c 在文件下拉列表框中选择 Base_y.stl 文件。
! Z- V% S; ~% }5 i8 x 单击 Open 按钮。
 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。
如图11所示。
% G5 a9 N" }/ x7 J( v- W; g
- b* e+ a8 q+ v2 h4 E7 H* J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
" t# }: V/ Q9 K' O0 Y在 Component Tree 中，选择 节点。

$ _; R' ?7 i8 u5 y7 Q' R. W右击 节点，从弹出菜单中选择 Append > Z Linear。
& O! z3 i) F, L% f- K3 C
' w% ]4 X/ F# w' o: ?双击 ，进入 Modeling 窗口定义 Z 轴速度和颜色。(后面如果没有特
& h- r4 X% l8 w/ ^/ [+ S别说明，都是选择节点，双击进入 Modeling 窗口)

1 }/ z, |0 ^  d# {2 h6 H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。

      下面添加 Z1 轴的部件模型。
5 S( W4 c( x& t
选 择 Modeling 窗 口 的 Model 标 签 ， 添 加 用 户 自 定 义 目 录 E:\
6 L* C4 J. S7 z2 g* M. i( T/ dHARDINGE_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)
+ P1 q" H. k! T, R
添加完成“Z”轴部件模型，如图 4 所示


% H2 K/ }) q+ Y, L# q# g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。
5 G! G5 n' @5 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
  s) p# V. U3 A- ^$ L/ w的运动轴，在 Jog Distance 文本框输入运动步距。如图 13 所示。
! E  M3 S3 {) y

! o, j+ I/ S+ d' M* S
2 {6 m$ k4 M" J; b/ y& s/ s6 G  b! [

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(4) 定义“Spindle”刀具轴
: ~/ J9 G* L8 W* U, _  ]在 Component Tree 中， 节点下添加 。
0 u9 ~: p* e3 n0 a6 ^& ^& B! V; Q9 P添加 Tool Spindle S3 的部件模型。

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。


  F& F7 g4 m  w+ o  w+ C2 c, }

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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。
6 a( h/ y4 R3 }% k' A2 f, B
) W2 D6 _# t* Z" _( F
3 p; X, Y* \" ~
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
3 w" ^# P0 ]. N+ K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

8 J* W3 s# H9 O2 z2 E在 Component Tree 中， 节点下添加 。
. q: ^$ C) S, d' a. f! h
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。
+ d: ?, t; ~) W
在 Accel/Decel 下，Max Feed Velocity (units/min)文本框输入进给状态(G01、
- ?5 L% B* s% kG02/3)的进给率：12000。
6 Y" P. K: V; F3 @3 M" H
添加 Y1 轴的部件模型。
! I) B$ d: L5 G" V3 ?
# f" }6 b/ x7 D' K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。

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
型。在 Translate 标签下 Position 文本框输入: 0 -255 0 (数字之间用空格分开)，
9 Y. M/ S9 ~$ x: q表示将 Y 轴部件移动 X0，Y-255，Z0 的距离，如图 16 所示。
0 H. u( }$ V' j' V6 ^; Q, b8 P
  S# S/ c2 C9 i8 I, y7 C

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
( v; v% I* m/ s- W0 ?: c3 d( Q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
3 |7 k. [" r2 _件坐标系来旋转的。
8 s/ u- N6 L# Q- r1 N
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
' P# l: |2 \$ h- t5 m7 C; e9 |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
示。

& N2 A2 |$ ?* F5 E% Y, a4 a7 a
  h5 F0 d" l; _/ u/ Z/ W# g

9 u  @7 A0 K; B3 Z

: j# `+ v$ z7 ?3 ?; A* a