基于VERICUT的多重復(fù)合循環(huán)加工程序仿真

王曉升， 羅英麗

（中航工業(yè)鄭州飛機(jī)裝備有限責(zé)任公司，鄭州 450005）

0 引言

隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。數(shù)控車削加工以精度高、形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件為主。加工過程中需要對(duì)毛坯進(jìn)行多層車削，在編制數(shù)控程序時(shí)，為了簡(jiǎn)化程序，G70～G73等多重復(fù)合循環(huán)指令廣泛應(yīng)用，但是多重復(fù)合循環(huán)指令參數(shù)較多，編程思維過程復(fù)雜，編程人員需要認(rèn)真核對(duì)參數(shù)并反復(fù)計(jì)算，確認(rèn)程序正確。借助VERICUT仿真軟件，進(jìn)行多重復(fù)合循環(huán)加工程序仿真，可以模擬車削加工的整個(gè)過程，并得出最終加工結(jié)果，便于編程人員對(duì)程序調(diào)試，提高程序的編制質(zhì)量。本文以FAUNC系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛的G71為例，在VERICUT軟件仿真環(huán)境下對(duì)多重復(fù)合循環(huán)程序進(jìn)行車削加工仿真，闡述車削仿真在多重復(fù)合循環(huán)程序編制中的可行性。

1 圖紙分析及多重復(fù)合循環(huán)程序的編制

首先對(duì)零件圖進(jìn)行分析，圖1所示零件粗實(shí)線加工部分由于形狀復(fù)雜，毛坯余量較大，可以使用多重復(fù)合循環(huán)指令編制程序。程序代碼可以使用G71外圓粗加工循環(huán)，切除棒料大部分加工余量，然后選擇G70代碼進(jìn)行車削精加工，切除粗加工中留下的余量。

1）車削多重復(fù)合循環(huán)指令的分析（G71）。G71為外圓粗加工循環(huán)，用于切除棒料毛坯的大部分加工余量。格式為：

指令中各參數(shù)的含義：△d為切深（半徑值），該量無正負(fù)號(hào)；e為退刀量；ns為指定精加工路線的第一個(gè)程序段的順序號(hào)；nf為指定精加工路線的最后一個(gè)程序段的順序號(hào)；△u為X方向上的精加工余量（直徑值）；△w為Z方向上的精加工余量。

圖1 零件圖

2）刀具的選擇。使用帶有80°菱形刀片的鑲片車刀加工。

3）編程原點(diǎn)的確定。選擇零件右端面中心位置為編程原點(diǎn)。

4）多重復(fù)合循環(huán)程序編制。

N100 G50 X50 Z50 T0101 （選擇1號(hào)刀具并指定工件坐標(biāo)系）

N101 S500 M04 （轉(zhuǎn)速500，啟動(dòng)主軸反轉(zhuǎn)）

N102 G00 X80 Z2M8; （快速移動(dòng)到刀具起始位）

N103 G71 U0.5 R0.05; （X方向切深為0.5；退刀量為0.05）

N104 G71 P105 Q111 U0.2 W0.1 F0.2;（循環(huán)體程序從第105段至111段，X方向的加工余量為0.2，其中0.2為直徑值；Z方向上的精加工余量為0.1）

N105 G00 X14; （多重復(fù)合循環(huán)程序）

N106 G01 Z-4 F0.1;

N107 X18 Z-10;

N108 Z-24;

N109 X26 Z-28;

N110 X34 Z-41;

N111 Z-44;

N112 G70 P105 Q111; （精加工復(fù)合循環(huán)程序，當(dāng)用G71粗加工完畢后，用G70代碼指定精加工循環(huán)，切除粗加工中留下的余量）

N113 G00 X100 Z100T0101M09;

N114M05;

N115 M30; （程序結(jié)束）

2 仿真步驟及環(huán)境的建立

通過運(yùn)行VERICUT 7.2版軟件，建立多重復(fù)合循環(huán)的仿真環(huán)境，具體步驟如下。

2.1 多重復(fù)合循環(huán)的仿真步驟

1）建立車床模型、刀具模型及添加操作系統(tǒng)；2）定義零件及毛坯三維模型；3）確定編程坐標(biāo)系；4）進(jìn)行仿真，對(duì)多重復(fù)合循環(huán)程序模擬運(yùn)行；5）使用VERICUT仿真過程零件質(zhì)量檢測(cè)工具，分析零件設(shè)計(jì)模型與仿真切削模型數(shù)據(jù)，確定程序的正確完整，并對(duì)程序進(jìn)行修改與完善。

2.2 建立仿真環(huán)境

1）建立與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相同的機(jī)床及機(jī)床操作系統(tǒng)。如圖2所示，本次仿真過程，在項(xiàng)目樹中添加軟件自帶的三軸車床模型文件（路徑D：CGTech rainingconfigure_tailstock.vcproject）， 控制系統(tǒng)添加軟件自帶的FUNC系統(tǒng)（路徑 D：CGTechlibraryfan30im.ctl）。

圖2

2）在VERICUT軟件中建立毛坯模型。設(shè)定參數(shù)高Z 80，半徑 40。

3）建立刀具庫。根據(jù)多重復(fù)合循環(huán)程序中使用的刀具，在刀具管理器中建立使用的刀具及刀架，其設(shè)置包括車刀刀片、刀柄、刀具裝夾點(diǎn)在刀塔的位置等參數(shù)。

圖3

4）確定加工坐標(biāo)系并對(duì)刀。如圖3，在坐標(biāo)系統(tǒng)選項(xiàng)，設(shè)定加工坐標(biāo)系為毛坯的右端面。在G-Code Settings中設(shè)置對(duì)刀方式，實(shí)現(xiàn)刀具的驅(qū)動(dòng)。車削加工中，對(duì)刀方式的設(shè)置一般為從TUrretC到Programe_origin。

5）添加多重復(fù)合循環(huán)程序。

3 多重復(fù)合循環(huán)程序的仿真及調(diào)試

3.1 仿真加工

如圖4所示，對(duì)多重復(fù)合循環(huán)程序進(jìn)行仿真。編程人員通過信息選項(xiàng)下的數(shù)控程序選項(xiàng)，對(duì)程序進(jìn)行預(yù)覽、單段仿真，在仿真界面上確定每一段程序所對(duì)應(yīng)刀具運(yùn)行點(diǎn)位。

圖4

3.2 仿真結(jié)果質(zhì)量測(cè)量與多重復(fù)合循環(huán)程序的完善

通過仿真環(huán)境得出的切削模型與三維設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在分析選項(xiàng)下的自動(dòng)比較選項(xiàng)對(duì)話框中，比較方式選擇“過切”，過切檢查值為0.1，超差顏色為紅色。圖5為進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)發(fā)生的過切。通過VERICUT仿真結(jié)果質(zhì)量測(cè)量功能，可以迅速地判斷出問題程序段，編程人員對(duì)問題進(jìn)行分析，解決程序編制中存在的問題。

圖5

4 結(jié)語

本文介紹了VERICUT7.2版仿真軟件對(duì)多重復(fù)合循環(huán)程序的仿真。在仿真環(huán)境下模擬現(xiàn)實(shí)加工，得出加工結(jié)果，并對(duì)加工過程及結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量分析，判斷零件的加工質(zhì)量。通過VERICUT仿真，編程人員可以提高多重復(fù)合循環(huán)程序的編制效率，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要意義。

［1］ 楊勝群.VERICUT數(shù)控加工仿真技術(shù)［M］.2版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

［2］ 李郝林，方鍵.機(jī)床數(shù)控技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.