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一、工藝系統仿真環境的構建

為真實反映加工過程中工藝系統內各組成部分之間的相對運動及位置關系，必須首先構建數控加工工藝系統仿真環境。渦輪導向器的加工采用瑞士MIKRONUCP800DURO五軸加工中心，其工藝系統仿真環境按如下方式創建。

(一)創建仿真機床將五軸加工中心實體按運動邏輯關系(主要按各運動坐標軸)進行分解，利用三維CAD軟件(如SeimensNX8．0)分別建立各部件三維模型，并轉換成VERICUT軟件能識別的STL文件;然后根據各部件的邏輯結構關系在VERICUT軟件中進行裝配，得到需要的仿真機床模型;最后設置好機床參數，完成仿真機床的創建。三維建模時，只建立部件的外形模型，而不考慮機床內部傳動機構，機床本體及其它非運動部件可簡化為一體建模。各部件模型在建模坐標系中的位置尺寸最好與該部件在五軸加工中心上同機床原點的關系一致，以便于在導入VERICUT時，能直接確定各部件之間的位置關系，可從機床說明書上獲得相關數據。在VERICUT軟件中進行各部件裝配時，應首先根據機床的運動依存關系，建立機床項目樹，這是形成仿真機床的基礎。MIKRONUCP800DURO機床各部件的運動依存關系為:所有運動部件依存于機床本體;刀具安裝在主軸部件上，由主軸部件實現Z方向運動，主軸部件跟隨Y軸部件運動，而Y軸部件跟隨X軸部件運動;此外，工件安裝在工作臺上，工作臺實現C軸旋轉，而C軸工作臺跟隨A軸部件實現繞A軸的旋轉運動。因此，創建機床項目樹的順序應為:Base—X—Y—Z—Spindle—Tool，Base—A—C—Fixture—Stock。得到機床項目樹(如圖1)后，分別添加各部件幾何模型，完成MIKRON仿真機床的模型創建。所得到的仿真機床模型如圖2所示。對所創建的機床模型，需進行參數設置才能最終用于仿真加工。可利用VERICUT菜單條中的配置→機床設定命令，對碰撞檢測、初始機床位置、換刀位置、機床行程極限等參數進行設置。

(二)配置數控系統MIKRON五軸加工中心配置的數控系統為Hei-denhainiTNC530，在VERICUT菜單條中選擇配置→控制→打開控制文件，在控制系統庫下選擇hei530．ctl作為機床控制系統。但VERICUT提供的控制系統是最基本的配置，需根據機床實際情況進行相關參數設置。可在VERICUT菜單條中選擇配置→控制設定命令，在彈出對話框中“旋轉”標簽下設置A軸旋轉臺型為“EIA(360絕對)”，C2軸旋轉臺型為“線性”，絕對旋轉式方向為“正向→CCW絕對”，使用RTCP參數項設置為“RTCP旋轉軸偏置”，并將RTCP輪廓運動設置為“是”。此外，該控制文件缺少A、C軸夾緊及松開輔助指令M10/M11以及M15/M16，為避免仿真時產生不必要的報警，需選擇VERICUT菜單條中配置→文字格式命令，在彈出對話框的“字格式”標簽中添加此四個輔助功能名字。圖2MIKRONUCP800DURO仿真機床模型

(三)創建刀具庫利用VERICUT的刀具管理功能，可建立加工所需刀具并形成刀具庫。建立刀具時，需分別定義刀具(Cutter)及刀具夾持器(Holder)的形狀尺寸，應根據實際情況精確繪制，以保證仿真的可靠性。在刀具庫中，應為每一把創建的刀具設置好對應的刀具號，并將刀具的裝夾點設置在刀具夾持器頂面中心位置，以確保正確調用刀具。

二、渦輪導向器的加工仿真

調用已經創建好的五軸工藝系統仿真環境，完成以下步驟:(1)導入零件及毛坯模型。在VERICUT中導入模型文件后，應確保模型處于正確的位置，否則會出現加工錯誤的情況。通常的做法是，在機床上安裝好工件以后，通過對刀操作確定工件上對刀點在機床坐標系中的坐標值，然后在三維CAD軟件中移動零件模型，使模型上對刀點在工件坐標系(WCS)中的坐標值與實際對刀值一致，并將模型的加工坐標系(MCS)與工件坐標系設置為重合，再以STL格式導出模型文件。這樣可確保導入模型后，無需再在VERICUT環境中移動模型，也無需設置加工坐標系統，利用仿真軟件默認的機床原點及加工坐標系即可實現仿真加工。(2)調用NC程序。(3)啟動仿真。仿真過程中，若出現干涉、碰撞、超程等錯誤，仿真軟件能自動報錯，并指示出錯的具體情況。據此，可重新編制數控程序、調整刀具尺寸、調整工件裝夾位置，繼續仿真加工。渦輪導向器的加工仿真如圖3所示。

三、結論

本文基于VERICUT仿真軟件構件了MIKRONUCP800DURO五軸加工中心仿真環境，實現了渦輪導向器的仿真加工，并在生產實踐中驗證了此仿真環境的正確性和實用性。使用該仿真環境，解決了實際加工過程中的過切、碰撞等問題，并在保證不干涉的前提下，有效地降低了刀具的懸伸長度，提高了刀具的安裝剛度，在延長刀具壽命、保證加工表面質量、降低生產成本，提高工作效率等方面起到了良好的作用。

作者：劉志學林盛何正琛成單位：成都航空職業技術學院