NX和VERICUT单转台单摆头
NX和VERICUT单转台单摆头[20200123183308]
【摘要】
随着数控技术的发展，五轴联动加工技术应用越来越广泛，采用五轴加工，使得工件的装夹变得容易。加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高加工精度。
本论文阐述了五轴加工技术的优势，运用NX和VERICUT软件的构建虚拟五轴联动机床并且通过一典型五轴加工零件进行仿真验证。结果表明，通过构建虚拟五轴联动机床，可以验证NX代码的有效性，并可以进一步优化程序，提高设备的使用率，从而提高生产效率。
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关键字:】NX；VERICUT；五轴联动机床；虚拟建模
引言 1
一、多轴加工的概述 2
（一）多轴加工的特点 2
（二）多轴加工的优点 2
二、多轴机床的常见类型 4
（一）双转台式的五轴联动铣床 4
（二）双摆头的五轴联动机床 5
（三）单转台单摆头的五轴联动机床 5
三、基于VERICUT的数控加工仿真 6
（一）VERICUT软件概述 6
（二）仿真构建 6
（三）零件的仿真加工 9
四、DMG机床的构建 9
五、多面体的VERICUT的加工与仿真 17
（一）基于UG的三维建模 17
（二）基于UG的加工与后处理 17
（三）多面体的VIERCUT加工仿真 27
总结 29
参考文献 30
谢辞 31
引言
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。
由于使用五轴联动机床，使得工件的装夹变得容易。加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高模具加工精度。采用五轴技术加工模具可以减少夹具的使用数量。另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削刃长度，减小切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。
采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。
一、多轴加工的概述
（一）多轴加工的特点
多轴加工准确地说应该是多坐标联动加工。当前大多数控加工设备最多可以实现五坐标联动，这类设备的种类很多，结构 类型和控制系统都各不相同。在三坐标铣削加工和普通的两坐标车削加工中，作为加工程序的NC代码的主体即是众多的坐标点，控制系统通过坐标点来控制刀尖参考点的运动，从而加工出需要的零件形状。在编程的过程中，只需要通过对零件模型进行计算，在零件上得到点位数据即可。而在多轴加工中，不仅需要计算出点位坐标数据，更需要得到坐标点上的矢量方向数据，这个矢量方向在加工中通常用来表达刀具的刀轴方向，这就对计算能力提出了挑战。目前这项工作最经济的解决方案是通过计算机和CAM软件来完成，众多的CAM软件都具有这方面的能力。但是，这些软件在使用和学习上难度比较大，编程过程中需要考虑的因素比较多，能使用CAM软件编程的技术人员成为多坐标加工的一个瓶颈因素。
其次，即使利用CAM软件，从目标零件上获得了点位数据和矢量方向数据之后，并不代表这些数据可以直接用来进行实际加工。因为随着机床结构和控制系统的不同，这些数据如何能准确地解释为机床的运动，是多坐标联动加工需要着重解决的问题。以五坐标联动的铣削机床为例，从结构类型上看，分为双转台、双摆头、单摆头/单转台三大类，每大类中由于机床运动部件的运动方式的不同而有所不同。以直线轴Z轴为例，对于立式设备来说，人们编程时习惯以Z轴向上为正方向，但是有些设备是通过主轴头固定而工作台向下移动，产生的刀具相对向上移动实现的Z轴正方向移动；有些设备是工作台固定而主轴头向上移动，产生的刀具向上移动。在刀具参考坐标系和零件参考坐标系的相对关系中，不同的机床结构对三坐标加工中心没有什么影响，但是对于多轴联动的设备来说就不同了，这些相对运动关系的不同对加工程序有着不同的要求。由于机床控制系统的不同，对刀具补偿的方式和程序的格式也都有不同的要求。因此，仅仅利用CAM软件计算出点位数据和矢量方向并不能真正地满足最终的加工需要。这些点位数据和矢量方向数据就是前置文件。我们还需要利用另外的工具将这些前置文件转换成适合机床使用的加工程序，这个工具就是后处理。
（二）多轴加工的优点
1.利用多轴机床可加工更加复杂型面
在没有多轴加工机床时，加工复杂曲面通常是使用三轴数控铣床和球头铣刀加工，为了避免干涉，有时还需要把一个零件分解为若干个部分分别加工。但是如果利用多轴机床设备，就可以加工三轴数控机床不能加工的复杂曲面，并且使定位夹紧装置更为简单，利用多轴机床设备可加工某些复杂模具型面、叶片型面、整体叶轮、凸轮等，如图1-1、图1-2、图1-3所示。
图1-1 单叶片零件 图1-2 整体叶轮零件 图1-3 柱面槽零件
2.利用多轴加工可以明显提高曲面加工质量
利用3个直线轴联动加工曲面时，通常采用球头刀加工。
如图1-4(a)所示，当球头铣刀加工到很平缓的区域时，由于球尖处的半径非常小，所以那里的切削速度几乎为零，那时的切削状况基本上是刀具在挤压被切削材料而不是在做切削运动。所以那个区域的已加工表面质量很差。如果采用多轴加工方法，把球刀的刀轴倾斜一定的角度，就可以使刀具与工件接触点的切削速度明显提高，切削质量可以被改善。
(a) (b)
图1-4三轴加工与多轴加工比较图
如图1-5（b）所示,对于变斜角平面零件，如果采用三轴机床加工此零件，可采用分段加工，即把零件用不同的倾斜角度分段铣削，然后再在衔接处人工修磨。这种加工方法不但耗费很多人工，而且加工时间长，表面质量差。
如果使用多轴数控铣床加工此零件，那么就可以通过逐渐改变立铣刀的倾斜角度，一次就将变斜角平面加工出来。这样加工出零件表面质量要比三轴机床加工的表面质量好许多，精度也能保证。
3.利用多轴加工可以明显提高加工效率
对于图1-5(a) 所示的直纹斜面，多轴机床可通过刀具侧刃一次加工成型。对于图1-5(a) 所示的大尺寸曲面，多轴机床采用端铣刀加工比三轴机床采用球头铣刀加工的效率要高。
(a) (b)
图1-5 多轴曲面加工示意图
二、多轴机床的常见类型
多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第4轴。如四轴数控机床有3 个线坐标轴和l 个旋转坐标轴，并且4个坐标轴可以在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。五轴数控机床具有3个直线坐标轴和两个旋转坐标轴，并且可以同时控制联动加工。
【摘要】
随着数控技术的发展，五轴联动加工技术应用越来越广泛，采用五轴加工，使得工件的装夹变得容易。加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高加工精度。
本论文阐述了五轴加工技术的优势，运用NX和VERICUT软件的构建虚拟五轴联动机床并且通过一典型五轴加工零件进行仿真验证。结果表明，通过构建虚拟五轴联动机床，可以验证NX代码的有效性，并可以进一步优化程序，提高设备的使用率，从而提高生产效率。
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关键字:】NX；VERICUT；五轴联动机床；虚拟建模
引言 1
一、多轴加工的概述 2
（一）多轴加工的特点 2
（二）多轴加工的优点 2
二、多轴机床的常见类型 4
（一）双转台式的五轴联动铣床 4
（二）双摆头的五轴联动机床 5
（三）单转台单摆头的五轴联动机床 5
三、基于VERICUT的数控加工仿真 6
（一）VERICUT软件概述 6
（二）仿真构建 6
（三）零件的仿真加工 9
四、DMG机床的构建 9
五、多面体的VERICUT的加工与仿真 17
（一）基于UG的三维建模 17
（二）基于UG的加工与后处理 17
（三）多面体的VIERCUT加工仿真 27
总结 29
参考文献 30
谢辞 31
引言
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。
由于使用五轴联动机床，使得工件的装夹变得容易。加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高模具加工精度。采用五轴技术加工模具可以减少夹具的使用数量。另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削刃长度，减小切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。
采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。
一、多轴加工的概述
（一）多轴加工的特点
多轴加工准确地说应该是多坐标联动加工。当前大多数控加工设备最多可以实现五坐标联动，这类设备的种类很多，结构 类型和控制系统都各不相同。在三坐标铣削加工和普通的两坐标车削加工中，作为加工程序的NC代码的主体即是众多的坐标点，控制系统通过坐标点来控制刀尖参考点的运动，从而加工出需要的零件形状。在编程
其次，即使利用CAM软件，从目标零件上获得了点位数据和矢量方向数据之后，并不代表这些数据可以直接用来进行实际加工。因为随着机床结构和控制系统的不同，这些数据如何能准确地解释为机床的运动，是多坐标联动加工需要着重解决的问题。以五坐标联动的铣削机床为例，从结构类型上看，分为双转台、双摆头、单摆头/单转台三大类，每大类中由于机床运动部件的运动方式的不同而有所不同。以直线轴Z轴为例，对于立式设备来说，人们编程时习惯以Z轴向上为正方向，但是有些设备是通过主轴头固定而工作台向下移动，产生的刀具相对向上移动实现的Z轴正方向移动；有些设备是工作台固定而主轴头向上移动，产生的刀具向上移动。在刀具参考坐标系和零件参考坐标系的相对关系中，不同的机床结构对三坐标加工中心没有什么影响，但是对于多轴联动的设备来说就不同了，这些相对运动关系的不同对加工程序有着不同的要求。由于机床控制系统的不同，对刀具补偿
（二）多轴加工的优点
1.利用多轴机床可加工更加复杂型面
在没有多轴加工机床时，加工复杂曲面通常是使用三轴数控铣床和球头铣刀加工，为了避免干涉，有时还需要把一个零件分解为若干个部分分别加工。但是如果利用多轴机床设备，就可以加工三轴数控机床不能加工的复杂曲面，并且使定位夹紧装置更为简单，利用多轴机床设备可加工某些复杂模具型面、叶片型面、整体叶轮、凸轮等，如图1-1、图1-2、图1-3所示。
图1-1 单叶片零件 图1-2 整体叶轮零件 图1-3 柱面槽零件
2.利用多轴加工可以明显提高曲面加工质量
利用3个直线轴联动加工曲面时，通常采用球头刀加工。
如图1-4(a)所示，当球头铣刀加工到很平缓的区域时，由于球尖处的半径非常小，所以那里的切削速度几乎为零，那时的切削状况基本上是刀具在挤压被切削材料而不是在做切削运动。所以那个区域的已加工表面质量很差。如果采用多轴加工方法，把球刀的刀轴倾斜一定的角度，就可以使刀具与工件接触点的切削速度明显提高，切削质量可以被改善。
(a) (b)
图1-4三轴加工与多轴加工比较图
如图1-5（b）所示,对于变斜角平面零件，如果采用三轴机床加工此零件，可采用分段加工，即把零件用不同的倾斜角度分段铣削，然后再在衔接处人工修磨。这种加工方法不但耗费很多人工，而且加工时间长，表面质量差。
如果使用多轴数控铣床加工此零件，那么就可以通过逐渐改变立铣刀的倾斜角度，一次就将变斜角平面加工出来。这样加工出零件表面质量要比三轴机床加工的表面质量好许多，精度也能保证。
3.利用多轴加工可以明显提高加工效率
对于图1-5(a) 所示的直纹斜面，多轴机床可通过刀具侧刃一次加工成型。对于图1-5(a) 所示的大尺寸曲面，多轴机床采用端铣刀加工比三轴机床采用球头铣刀加工的效率要高。
(a) (b)
图1-5 多轴曲面加工示意图
二、多轴机床的常见类型
多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第4轴。如四轴数控机床有3 个线坐标轴和l 个旋转坐标轴，并且4个坐标轴可以在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。五轴数控机床具有3个直线坐标轴和两个旋转坐标轴，并且可以同时控制联动加工。
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