基于VERICUT的弧面分度凸輪數(shù)控加工仿真

王曉亮，尹明富

（天津工業(yè)大學機械電子學院，天津， 300160）

弧面分度凸輪機構，是一種性能良好的空間傳動機構，但是其工作廓面較復雜，在加工該零件過程中，很難預料加工過程中出現(xiàn)的各種問題。如果在完成理論設計后，在進行實際加工以前，采用VERICUT7.0軟件進行模擬仿真加工弧面分度凸輪，優(yōu)化數(shù)控程序，則便于及時發(fā)現(xiàn)加工過程中出現(xiàn)的一些問題，將實際加工過程中帶來的損耗降到最低。

1 廓面方程

弧面分度凸輪機構的工作廓面，是空間不可展曲面，很難用常規(guī)的繪圖方法進行繪制，也不能用展開成平面廓線的辦法設計，一般應按照空間包絡曲面的共軛原理進行設計計算[1]。在分析空間嚙合原理的基礎上，通過坐標變換法建立的弧面分度凸輪工作廓面方程如下：

圖1 弧面分度凸輪機構坐標系

其中，

o0x0y0z0——與機架相連的定坐標系；

o0'x0'%y0'%z0'——與機架相連的輔助定坐標系；

o1x1y1z1——與凸輪相連的動坐標系；

o2x2y2z2——與轉(zhuǎn)盤相連的動坐標系。

2 三維實體建模

在Pro/E4.0界面下，利用建立一簇基準曲線，按照曲線生成曲面，曲面生成實體的過程對弧面分度凸輪進行三維實體建模[2]。

將建好的模型以保存副本的形式保存成cam.stl文件（如圖2）

圖2 弧面分度凸輪模型

在Pro/E4.0界面下建立凸輪夾具，保存為Fixture.stl文件（如圖3）。

圖3 創(chuàng)建的夾具模型

3 加工仿真

打開VERICUT7.0，新建一公制文件，選定hei530.stl為控制文件，接著在該界面項目樹下構建機床結構樹。

3.1 配置機床模型

配置機床底座，添加X線性軸、Y線性軸、Z線性軸，接著添加主軸Spindle，其位置坐標設置按X、Y、Z線性軸設定的位置坐標進行相應的補償，接著在主軸目錄下添加刀具。X線性軸坐標設為（-250.0.0）、Y 線性軸坐標設置為（0.-150.0），Z線性軸的坐標設置為（0.0.-542）相應的Spindle坐標設置為（250.150.542），將相應的模型文件導入到對應的目錄下。

在base目錄下添加B、C旋轉(zhuǎn)軸，導入相應的模型文件，將配置好的機床文件保存。在機床設定目錄下，添加3個干涉檢測表，分別是Z線性軸和B旋轉(zhuǎn)軸、Tool和B旋轉(zhuǎn)軸以及Tool和Fixture，設定機床的初始位置，設定完成的機床模型如圖4所示。

圖4 配置的五軸機床

在字/地址選項里面，找到M128指令，添加RtcpContour和RpcpContour，賦值為1，在DEF200指令下，添加變量CGT_CYCLDEF12_STATE和 CGT_POCKET_MODE，添加宏Cycle Rapid Type，賦值為1，完成機床的控制配置。

3.2 加工過程

在Vericut7.0界面項目樹下，添加數(shù)控程序和刀具文件，將附屬選項剪切粘帖在C旋轉(zhuǎn)軸項目下，將文件Fixture.stl文件，添加毛坯文件，將創(chuàng)建的cam.stl文件導入到工裝文件目錄下，完成弧面分度凸輪數(shù)控仿真（圖5），點擊播放，即可觀看該加工過程。

圖5 數(shù)控加工仿真過程

4 結束語

弧面分度凸輪基于VERICUT進行數(shù)控加工仿真，可以驗證和檢測在NC程序中存在的各種碰撞、過切、欠切以及切削參數(shù)不合理等問題，及時讓設計人員發(fā)現(xiàn)并解決，該過程可以加速弧面分度凸輪的設計開發(fā)，縮短設計周期和降低設計成本。

[1]尹明富，褚金奎，呂傳毅.鼓形滾子弧面分度凸輪廓面設計[J].機械設計，2002(2)：50-52.

[2]胡文祥．基于Pro/ENGINEER平臺的弧面分度凸輪造型[J].制造技術與機床，2006，（7）：36-40.

[3]鄒慧君，殷鴻梁．間歇運動機構設計與應用創(chuàng)新[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[4]石永剛，吳央芳．凸輪機構設計與應用創(chuàng)新[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[5]鐘日銘，等．Pro/ENGINEERWildfile 4.0從入門到精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.