数控加工仿真技术(河南科技大学).
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第九讲
数控加工仿真技术
一、仿真技术概述
• 模拟技术： 选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特 征，用另一系统来表示它们的过程 • 仿真模拟： 模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿 真，即用一数据处理系统来全部或部分地模 拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能 像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行 同样的程序、获得同样的结果 • 主要用途： 主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、 教学训练和考核鉴定等领域
仿真（模拟）概述--国外应用
• 1773年法国科学家最早用仿真模拟方法 做物理实验，估计π值 • 1876年美国统计学家第一次使用仿真模 拟方法做随机实验 • 20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技 中所处的地位日益提高。一些发达国家 非常重视仿真模拟技术的开发利用，在 尤其科学研究、工业、交通、军事、教 育等领域得到大量应用
毛坯属性：
被切削的属性 设计模型属性：
用来与切削完的零件进行 对比，检测零件加工是否 合格
定义加工坐标系
创建刀具
添加数控程序-按照工艺顺序添加
设定加工对刀方式
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境
运用VERICUT与其他CAM软件集成接口
以UGV举例说明： 通过使用NXV,可以实现UG与VERICUT之间的数据传递， 简化NC程序仿真的流程，实现软件之间的无缝连接， 使操作更加简便，降低了对软件使用者的水平要求，这 样每个人都能迅速的进行程序验证。
NC程序有错 编程人员粗心大意…… CAM软件系统有错 后置处理有误 工装及其他辅助设备有干涉情况 刀具长度不够 刀柄发生干涉 切削参数不合理 需要较准确地掌握零件加工时间以便安排生产计划 手工编制的程序如何验证
二、 VERICUT程序仿真入门
1、VERICUT软件界面介 绍
2、VERICUT软件主要功能 机床加工仿真，碰撞检查 程序验证 切削模型尺寸分析 切削速度优化 模型输出 工艺文件生成 VERICUT加工仿真软件既可以模拟刀位轨迹文件也 可以模拟G代码程序，甚至包括子程序、宏程序、 循环、跳转、变量等
3、为什么需要VERICUT软件模拟仿真？
数控加工仿真系统
一、VERICUT软件功能简介 1、VERICUT软件简介 2、VERICUT软件主要功能简介 3、 为什么需要VERICUT软件模拟仿真 二、VERICUT程序仿真入门 1、VERICUT软件界面介绍 2、如何在VERICUT中构建虚拟的加工环境 三、多轴机床模拟仿真 1、如何创建多轴机床 2、利用创建好的多轴机床进行模拟仿真 3、优化数控程序 四、结束语
G代码模拟
调用相应的机床和控制系统 定义毛料 创建加工坐标系 创建刀具或调用已经创建好的刀具 按照加工工艺顺序添加数控程序 设定对刀方式
调用相应的机床文件和控注：夹具、毛坯、设 计模型各自有自己的属性 夹具属性： 用来检测刀柄，主轴等与 夹 具之间的碰撞
数控加工仿真概述
• 几何仿真： 不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的 影响，仿真刀具-工件几何体的运动，主要验 证NC程序的正确性；它可以减少或消除因程 序错误而导致的机床损伤、夹具破坏、刀具 折断、零件报废等问题；同时可以减少从产 品设计到制造的时间，降低生产成本；目前 常用的方法有直接实体造型法，基于图像空
间的方法、离散矢量求交法
• 物理仿真： 另称为力学仿真，是通过仿真切削过程的动 态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控 制切削参数，从而达到优化切削过程的目的
数控加工仿真在教学中的作用
• 解决学校教学中实训设备少，学生多， 设备无法分配的问题 • 解决实训教学的安全问题 • 减轻教师在实训教学中的工作量，提高 教学效率
仿真（模拟）概述--国内应用
• 20世纪50年代，在自动控制领域首先采用 仿真技术 • 70年代仿真模拟训练装置得到迅速发展 • 80年代以来，随着计算机的普及，仿真模 拟技术在我国工业、交通、信息自动化、 军事、教育等领域得到大量应用
数控加工仿真概述
• 概述： 利用计算机技术来模拟实际的机床加工 过程，它验证数控加工程序的可靠性和 预测切削过程 • 作用： 减少工件的试切，提高生产效率 • 特点： 形象、科学、安全、经济
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境
在VERICUT中创建虚拟加工环境 刀位轨迹模拟 定义毛料 设定加工坐标系 按照加工工艺顺序添加程序
定义毛坯
选择创建毛坯的方式
设定加工坐标系
按照加工工艺顺序添加程序
刀位轨迹模拟分析
刀位轨迹模拟，只是对简单的点位进行模拟仿真， 对于程序中出现的工艺性错误体现不出来，例如刀杆切 削材料等等，另外不能够真实体现实际机床加工用的代 码。
菜单栏 工具条
图形区域
项目树 管理加工工艺流程
速度调整滑块
状态指示灯
进程条
动画控制按钮
错误信息栏
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境 VERICUT可以通过两种方式构建虚拟的加工环境 在VERICUT中创建虚拟的加工环境 刀轨模拟（前置文件） G代码模拟 在VERICUT中新建一个项目文件，按照实际加工依 次添加和创建各 个文件 运用VERICUT与其他CAM软件集成接口 通过VERICUT与其他CAM软件的集成接口，方便 快捷的从CAM 软件中将所有的数据（包括毛坯，夹具，刀 具，加工坐标系，程 序，设计模型等等）直接传输到 VERICUT中，直接模拟仿真。
一、 VERICUT软件及功能简介
1、VERICUT软件简介 VERICUT是美国CGTech公司开发一款专业的数控加工仿 真软件，是当前全球数控加工程序验证、机床模拟、工艺程 序优化软件领域的领导者。 该软件自1988年开始推向市场以来，始终与世界先进的制 造技术保持同步，采用了先进的三维显示及虚拟现实技术， 可以验证和检测NC程序可能存在的碰撞、干涉、过切、欠 切、切削参数不合理等问题，被广泛的应用于航空，航天， 船舶，电子，汽车，机车，模具，动力及重工业的车削，铣 削（三轴及多轴加工），车铣复合，线切割，电加工等实际 生产中。
数控加工仿真技术
一、仿真技术概述
• 模拟技术： 选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特 征，用另一系统来表示它们的过程 • 仿真模拟： 模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿 真，即用一数据处理系统来全部或部分地模 拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能 像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行 同样的程序、获得同样的结果 • 主要用途： 主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、 教学训练和考核鉴定等领域
仿真（模拟）概述--国外应用
• 1773年法国科学家最早用仿真模拟方法 做物理实验，估计π值 • 1876年美国统计学家第一次使用仿真模 拟方法做随机实验 • 20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技 中所处的地位日益提高。一些发达国家 非常重视仿真模拟技术的开发利用，在 尤其科学研究、工业、交通、军事、教 育等领域得到大量应用
毛坯属性：
被切削的属性 设计模型属性：
用来与切削完的零件进行 对比，检测零件加工是否 合格
定义加工坐标系
创建刀具
添加数控程序-按照工艺顺序添加
设定加工对刀方式
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境
运用VERICUT与其他CAM软件集成接口
以UGV举例说明： 通过使用NXV,可以实现UG与VERICUT之间的数据传递， 简化NC程序仿真的流程，实现软件之间的无缝连接， 使操作更加简便，降低了对软件使用者的水平要求，这 样每个人都能迅速的进行程序验证。
NC程序有错 编程人员粗心大意…… CAM软件系统有错 后置处理有误 工装及其他辅助设备有干涉情况 刀具长度不够 刀柄发生干涉 切削参数不合理 需要较准确地掌握零件加工时间以便安排生产计划 手工编制的程序如何验证
二、 VERICUT程序仿真入门
1、VERICUT软件界面介 绍
2、VERICUT软件主要功能 机床加工仿真，碰撞检查 程序验证 切削模型尺寸分析 切削速度优化 模型输出 工艺文件生成 VERICUT加工仿真软件既可以模拟刀位轨迹文件也 可以模拟G代码程序，甚至包括子程序、宏程序、 循环、跳转、变量等
3、为什么需要VERICUT软件模拟仿真？
数控加工仿真系统
一、VERICUT软件功能简介 1、VERICUT软件简介 2、VERICUT软件主要功能简介 3、 为什么需要VERICUT软件模拟仿真 二、VERICUT程序仿真入门 1、VERICUT软件界面介绍 2、如何在VERICUT中构建虚拟的加工环境 三、多轴机床模拟仿真 1、如何创建多轴机床 2、利用创建好的多轴机床进行模拟仿真 3、优化数控程序 四、结束语
G代码模拟
调用相应的机床和控制系统 定义毛料 创建加工坐标系 创建刀具或调用已经创建好的刀具 按照加工工艺顺序添加数控程序 设定对刀方式
调用相应的机床文件和控注：夹具、毛坯、设 计模型各自有自己的属性 夹具属性： 用来检测刀柄，主轴等与 夹 具之间的碰撞
数控加工仿真概述
• 几何仿真： 不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的 影响，仿真刀具-工件几何体的运动，主要验 证NC程序的正确性；它可以减少或消除因程 序错误而导致的机床损伤、夹具破坏、刀具 折断、零件报废等问题；同时可以减少从产 品设计到制造的时间，降低生产成本；目前 常用的方法有直接实体造型法，基于图像空
间的方法、离散矢量求交法
• 物理仿真： 另称为力学仿真，是通过仿真切削过程的动 态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控 制切削参数，从而达到优化切削过程的目的
数控加工仿真在教学中的作用
• 解决学校教学中实训设备少，学生多， 设备无法分配的问题 • 解决实训教学的安全问题 • 减轻教师在实训教学中的工作量，提高 教学效率
仿真（模拟）概述--国内应用
• 20世纪50年代，在自动控制领域首先采用 仿真技术 • 70年代仿真模拟训练装置得到迅速发展 • 80年代以来，随着计算机的普及，仿真模 拟技术在我国工业、交通、信息自动化、 军事、教育等领域得到大量应用
数控加工仿真概述
• 概述： 利用计算机技术来模拟实际的机床加工 过程，它验证数控加工程序的可靠性和 预测切削过程 • 作用： 减少工件的试切，提高生产效率 • 特点： 形象、科学、安全、经济
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境
在VERICUT中创建虚拟加工环境 刀位轨迹模拟 定义毛料 设定加工坐标系 按照加工工艺顺序添加程序
定义毛坯
选择创建毛坯的方式
设定加工坐标系
按照加工工艺顺序添加程序
刀位轨迹模拟分析
刀位轨迹模拟，只是对简单的点位进行模拟仿真， 对于程序中出现的工艺性错误体现不出来，例如刀杆切 削材料等等，另外不能够真实体现实际机床加工用的代 码。
菜单栏 工具条
图形区域
项目树 管理加工工艺流程
速度调整滑块
状态指示灯
进程条
动画控制按钮
错误信息栏
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境 VERICUT可以通过两种方式构建虚拟的加工环境 在VERICUT中创建虚拟的加工环境 刀轨模拟（前置文件） G代码模拟 在VERICUT中新建一个项目文件，按照实际加工依 次添加和创建各 个文件 运用VERICUT与其他CAM软件集成接口 通过VERICUT与其他CAM软件的集成接口，方便 快捷的从CAM 软件中将所有的数据（包括毛坯，夹具，刀 具，加工坐标系，程 序，设计模型等等）直接传输到 VERICUT中，直接模拟仿真。
一、 VERICUT软件及功能简介
1、VERICUT软件简介 VERICUT是美国CGTech公司开发一款专业的数控加工仿 真软件，是当前全球数控加工程序验证、机床模拟、工艺程 序优化软件领域的领导者。 该软件自1988年开始推向市场以来，始终与世界先进的制 造技术保持同步，采用了先进的三维显示及虚拟现实技术， 可以验证和检测NC程序可能存在的碰撞、干涉、过切、欠 切、切削参数不合理等问题，被广泛的应用于航空，航天， 船舶，电子，汽车，机车，模具，动力及重工业的车削，铣 削（三轴及多轴加工），车铣复合，线切割，电加工等实际 生产中。