基于VERICUT的弧面分度凸轮数控加工仿真

王晓亮，尹明富

（天津工业大学机械电子学院，天津， 300160）

弧面分度凸轮机构，是一种性能良好的空间传动机构，但是其工作廓面较复杂，在加工该零件过程中，很难预料加工过程中出现的各种问题。如果在完成理论设计后，在进行实际加工以前，采用VERICUT7.0软件进行模拟仿真加工弧面分度凸轮，优化数控程序，则便于及时发现加工过程中出现的一些问题，将实际加工过程中带来的损耗降到最低。

1 廓面方程

弧面分度凸轮机构的工作廓面，是空间不可展曲面，很难用常规的绘图方法进行绘制，也不能用展开成平面廓线的办法设计，一般应按照空间包络曲面的共轭原理进行设计计算[1]。在分析空间啮合原理的基础上，通过坐标变换法建立的弧面分度凸轮工作廓面方程如下：

图1 弧面分度凸轮机构坐标系

其中，

o0x0y0z0——与机架相连的定坐标系；

o0'x0'%y0'%z0'——与机架相连的辅助定坐标系；

o1x1y1z1——与凸轮相连的动坐标系；

o2x2y2z2——与转盘相连的动坐标系。

2 三维实体建模

在Pro/E4.0界面下，利用建立一簇基准曲线，按照曲线生成曲面，曲面生成实体的过程对弧面分度凸轮进行三维实体建模[2]。

将建好的模型以保存副本的形式保存成cam.stl文件（如图2）

图2 弧面分度凸轮模型

在Pro/E4.0界面下建立凸轮夹具，保存为Fixture.stl文件（如图3）。

图3 创建的夹具模型

3 加工仿真

打开VERICUT7.0，新建一公制文件，选定hei530.stl为控制文件，接着在该界面项目树下构建机床结构树。

3.1 配置机床模型

配置机床底座，添加X线性轴、Y线性轴、Z线性轴，接着添加主轴Spindle，其位置坐标设置按X、Y、Z线性轴设定的位置坐标进行相应的补偿，接着在主轴目录下添加刀具。X线性轴坐标设为（-250.0.0）、Y 线性轴坐标设置为（0.-150.0），Z线性轴的坐标设置为（0.0.-542）相应的Spindle坐标设置为（250.150.542），将相应的模型文件导入到对应的目录下。

在base目录下添加B、C旋转轴，导入相应的模型文件，将配置好的机床文件保存。在机床设定目录下，添加3个干涉检测表，分别是Z线性轴和B旋转轴、Tool和B旋转轴以及Tool和Fixture，设定机床的初始位置，设定完成的机床模型如图4所示。

图4 配置的五轴机床

在字/地址选项里面，找到M128指令，添加RtcpContour和RpcpContour，赋值为1，在DEF200指令下，添加变量CGT_CYCLDEF12_STATE和 CGT_POCKET_MODE，添加宏Cycle Rapid Type，赋值为1，完成机床的控制配置。

3.2 加工过程

在Vericut7.0界面项目树下，添加数控程序和刀具文件，将附属选项剪切粘帖在C旋转轴项目下，将文件Fixture.stl文件，添加毛坯文件，将创建的cam.stl文件导入到工装文件目录下，完成弧面分度凸轮数控仿真（图5），点击播放，即可观看该加工过程。

图5 数控加工仿真过程

4 结束语

弧面分度凸轮基于VERICUT进行数控加工仿真，可以验证和检测在NC程序中存在的各种碰撞、过切、欠切以及切削参数不合理等问题，及时让设计人员发现并解决，该过程可以加速弧面分度凸轮的设计开发，缩短设计周期和降低设计成本。

[1]尹明富，褚金奎，吕传毅.鼓形滚子弧面分度凸轮廓面设计[J].机械设计，2002(2)：50-52.

[2]胡文祥．基于Pro/ENGINEER平台的弧面分度凸轮造型[J].制造技术与机床，2006，（7）：36-40.

[3]邹慧君，殷鸿梁．间歇运动机构设计与应用创新[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4]石永刚，吴央芳．凸轮机构设计与应用创新[M].北京：机械工业出版社，2007.

[5]钟日铭，等．Pro/ENGINEERWildfile 4.0从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2009.