1 鼠標(biāo)零件的建模及刀軌的生成

　　1.1 零件的建模

　　(1)鼠標(biāo)曲面總體設(shè)計(jì)思路首先構(gòu)建出鼠標(biāo)主體底部的截面，通過(guò)拉伸形成主體實(shí)體，再單獨(dú)構(gòu)建好一個(gè)自由曲面，進(jìn)行補(bǔ)片操作后構(gòu)建成鼠標(biāo)實(shí)體模型的基本外形。

　　(2)曲面構(gòu)建思路鼠標(biāo)實(shí)體模型的頂面為一個(gè)獨(dú)立的自由曲面，由前后、左右4條邊緣線界定了其空間位置.中間曲面的凹出程度需要用另外的空間來(lái)約束其形狀.顯然構(gòu)建的控制曲線越多形狀被限制得越多。首先構(gòu)建前后、左右4條曲線，再合理地構(gòu)建2個(gè)方向的控制曲線.利用6條空間曲線，采用“通過(guò)曲線網(wǎng)格”構(gòu)面功能構(gòu)建頂面。構(gòu)建的鼠標(biāo)實(shí)體模型如圖l所示：

　　圖1 鼠標(biāo)的實(shí)體模型

　　1.2零件工藝方案設(shè)計(jì)

　　根據(jù)上述創(chuàng)建好的鼠標(biāo)實(shí)體模型各個(gè)形面形狀，尺寸特點(diǎn)以及粗精加工分開(kāi)的原則，結(jié)合UG提供的加工類型確定鼠標(biāo)的工藝方案如表l所示：

　　表1 鼠標(biāo)加工的工藝方案

　1.3零件刀具軌跡的生成

　　根據(jù)創(chuàng)建好的零件和毛坯以及確定的加工工藝方案。分別創(chuàng)建刀具、創(chuàng)建幾何體、創(chuàng)建方法和創(chuàng)建操作。在鼠標(biāo)的加工中創(chuàng)建了6把刀具分別進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工。創(chuàng)建的工件幾何體如圖1所示。毛坯幾何體采用UG提供的自動(dòng)塊。在創(chuàng)建操作中具體的加工方法、加工內(nèi)容和所使用的刀具如表l所示.在創(chuàng)建操作過(guò)程中根據(jù)零件的幾何形狀選用型腔銑加工鼠標(biāo)曲面去除大部分余量.還包括設(shè)置切削方式和用戶參數(shù)、定義幾何體和控制點(diǎn).設(shè)置進(jìn)退刀方式、指定避讓幾何體和切削參數(shù)等.設(shè)定參數(shù)之后生成刀位軌跡，生成的粗加工和精加工的刀位軌跡如圖2所示：

　　圖2 鼠標(biāo)的租精加工刀位軌跡圖

　　生成的刀位軌跡為后續(xù)的刀具路徑的驗(yàn)證和機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行全面的仿真奠定了基礎(chǔ).在機(jī)床仿真之前.首先在UG中進(jìn)行刀路驗(yàn)證。在刀路驗(yàn)證過(guò)程中.刀具按照生成的NC代碼依次完成加工操作并動(dòng)態(tài)顯示工件材料的去除過(guò)程。

　　2數(shù)控機(jī)床仿真環(huán)境的建立

　　2.1 建立機(jī)床仿真模型

　　建立仿真模型是實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真過(guò)程的核心.因?yàn)橹挥羞M(jìn)行仿真分析之后才能對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)并提出修改和改進(jìn)方案來(lái)細(xì)化和精確化初步設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　用VERICUT建立機(jī)床模型是機(jī)床結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)上的映射。在計(jì)算機(jī)上顯示機(jī)床的結(jié)構(gòu)外形.也可以通過(guò)組件樹(shù)建立其依附關(guān)系.在計(jì)算機(jī)上建立虛擬的機(jī)床本體，控制系統(tǒng)和刀具庫(kù)。調(diào)用在UG中生成的NC代碼驅(qū)動(dòng).就可以在計(jì)算機(jī)上看到和真實(shí)加工一樣的效果。

　　(1)建立機(jī)床組件樹(shù)和機(jī)床實(shí)體模型

　　打開(kāi)VERICUT單擊Component Tree依次添加Base、Z軸、Spindle、Tool、y軸、X軸、夾具和毛坯，形成組件樹(shù)(略)。然后依次添加機(jī)床的幾何模型.VERICUT中提供簡(jiǎn)單的幾何模型可以直接進(jìn)行尺寸設(shè)定后裝配使用.對(duì)于復(fù)雜的幾何模型可以在UG、Pro/E或CAXA等軟件中創(chuàng)建好模型之后導(dǎo)入VERICUT中裝配成機(jī)床。在機(jī)床的創(chuàng)建中使用VERICUT提供簡(jiǎn)單的幾何模型依次裝配成機(jī)床(略)，機(jī)床模型建立之后進(jìn)行機(jī)床的簡(jiǎn)單設(shè)置，可以用MDI手動(dòng)按鈕輸入坐標(biāo)查看機(jī)床的運(yùn)行情況。

　　(2)建立機(jī)床刀具庫(kù)

　　VERICUT刀具庫(kù)包含刀具的切削部分、刀桿和刀具的夾持部分.這些信息以.ds格式儲(chǔ)存在刀具庫(kù)中。在鼠標(biāo)的加工中創(chuàng)建了6把刀具進(jìn)行加工。在VERICUT中輸入刀具尺寸即可建立仿真加工中的刀具。建市的6把刀具如圖3所示：

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　　圖3 加工中的刀具庫(kù)

　　(3)建立控制系統(tǒng)

　　在這里直接選用VERICUT數(shù)據(jù)庫(kù)中提供的控制系統(tǒng)，選用ab_7320數(shù)控文件。

　　(4)調(diào)入加工程序

　　點(diǎn)擊NC program控件后.調(diào)入在UG中生成的NC程序.就可進(jìn)行仿真加工。在加工之前還要進(jìn)行必要的G—CMe設(shè)置.使得刀具正好落在零件切削的起始位置。驗(yàn)證設(shè)置是否正確的標(biāo)準(zhǔn)是安裝好刀具之后，輸入Xo 、Yo、Zo之后刀尖必須落在加工的原點(diǎn)，也就是毛坯上表面的中心。設(shè)置完成之后加工仿真過(guò)程在工件視圖和機(jī)床工件視圖分別如圖4所示。零件加工完成之后，調(diào)入設(shè)計(jì)模型與加工好的零件進(jìn)行比較，整個(gè)程序的加工過(guò)程較為順利，尺寸和表面光潔度較為理想，加工的零件各項(xiàng)尺寸均符合要求。

　　圖4 加工仿翼過(guò)程

　　VERICUT的仿真驗(yàn)證模塊是一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真驗(yàn)證專用模塊.用于模擬刀具路徑以及整個(gè)數(shù)控機(jī)床的切削過(guò)程.它可以建立與實(shí)際生產(chǎn)加工中的數(shù)控機(jī)床完全一致的精確模型.以使模擬仿真結(jié)果完全符合實(shí)際情況。VERICUT仿真模塊對(duì)加工進(jìn)行交互模擬。演示材料按照數(shù)控刀軌數(shù)據(jù)去除的過(guò)程.即開(kāi)始模型的的三維仿真加工過(guò)程.觀察刀具軌跡的準(zhǔn)確性，以使模擬仿真的結(jié)果完全符合實(shí)際情況。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　使用UG和VERICUT相結(jié)合的方法應(yīng)用在數(shù)控加工當(dāng)中.由于程序是在UG中自動(dòng)生成.可以大大節(jié)省計(jì)算的工作量.縮短新產(chǎn)品的工藝準(zhǔn)備時(shí)間，也可避免手工編程的出錯(cuò)率。而VERICUT軟件很好地驗(yàn)證了UG中生成的NC代碼.機(jī)床加工效果逼真，可以對(duì)VERICUT模型中的幾何參數(shù).加工信息進(jìn)行測(cè)量以及對(duì)設(shè)計(jì)模型與VERICUT仿真加工模型數(shù)據(jù)比較.以保證最后生成的NC代碼能在實(shí)際的機(jī)床上安全、快速、可靠地運(yùn)行。