基于Solidworks和Vericvut的虚拟机床建模技术应用

周岩峰

（许昌烟草机械有限责任公司，河南 许昌 461000）

基于Solidworks和Vericvut的虚拟机床建模技术应用

周岩峰

（许昌烟草机械有限责任公司，河南 许昌 461000）

本文利用中档CAD软件Solidworks构建数控机床的基本模型，结合目前最流行的三维仿真软件Vericut通过实例来简要介绍一种数控机床的实现数控加工的仿真过程和方法。

虚拟制造技术；Solidworks；建模；Vericut

引言

早在20世纪90年代率先由美国提出的虚拟制造（VM，Virtual Manufacturing），现在已成为科技界、企业界广泛研究的主要对象。虚拟制造技术以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持，其核心是由建模技术和仿真技术两大体系构成。本文将利用中档的CAD软件平台Solidworks2010进行数控机床的建模，结合主流仿真软件Vericut7.0，介绍建立仿真机床的方法和过程，以实例具体说明虚拟制造技术在实际制造过程中的应用。

1 利用Solidworks2010软件平台创建机床的基本模型

虚拟数控机床是虚拟制造的执行单元，是虚拟制造的一个底层关键技术和基础条件，它能建立一个真实的虚拟加工环境，在计算机上实现数控加工过程的仿真，并且对实际加工过程可能出现的各种机械碰撞进行预测和评估，以及NC程序检验和优化。

通过Solidworks2010软件平台创建一台三轴数控铣机床的基本三维模型。该机床为HARDINGE_VMC系三轴立式铣机床，构建之前要通过厂家的机床资料对机床结构进行分析，对机床各个单元模块进行分解，收集齐各个模块几何参数，以及相关规格如转速、进给、各运动轴最大行程等，利用Solidworks2010快速的三维几何造型构建出实体模型，并按照机床初始位置进行虚拟装配，检验与实际机床实体是否一致。构建后的机床实体模型以STL格式另存为输出，按照先输出机床不运动部分（床身、底座、导轨），再输出运动部分（Z部件、Y部件、X部件和Spindle部件），相同的运动部件分开输出的原则依次输出。如图1所示。

图1 输出后STL文件

2 在Vericut中建立机床模型

(1)新建一个公制项目文件（*.vcproject）

1) 运行Vericut7.0应用程序。

2) 自定义工作目录及工作路径和单位，打开项目树。

(2)定义机床运动结构。1)将从Solidworks2010中输出的机床模型文件复制到用户工作目录中。把视图界面切换到机床试图。

图2 导入Base组件

图3 定义线性轴、Spindle刀具轴和Gage Point

(3)机床设置。机床运动结构完成定义后，需要对机床进行初始化设置，按照前期收集的机床资料参数，在“Configuration”下进行“Maching Setting”，设置机床的机床零位、部件最小距离、机床的行程极限以及轴优先设置。

(4)定义控制系统。机床初始化定义后，需要定义机床的数控系统，Vericut自身提供几十种数控机床控制系统文件，可直接调用，如果没有需要的控制系统，还可以自定制控制系统，本文中选择使用从软件中自带的控制系统。在项目树中点击“Control”打开“Library”，选择“fan180im.ctl”文件，完成控制系统添加。

图4 创建刀具

测试成功后，该HARDINGE_VMC系三轴立式铣虚拟机床已具备仿真数控加工能力，接下来就可以添加需要仿真的NC程序，以及夹具和工件模型，按照实际数控机床加工操作流程进行定义设置，在仿真过程中，根据Vericut的验证、分析比较进行NC程序的优化，最终输出到实际加工机床上的NC程序是最合理的。

结语。基于Solidworks2010的快速三维实体模型创建功能，提供了准确的虚拟加工机床几何模型和真实的机床外观，利用Vericut软件将机床几何模型和机床运动有效结合，实现在计算机上建立虚拟数控机床加工环境。本文重点介绍利用中档CAD软件Solidworks2010和Vericut软件相结合建立HARDINGE_VMC系三轴立式数控铣机床，为建立多种类仿真机床提供指导性方法。

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