在當前制造環(huán)境中，高速切削技術(shù)越來越廣泛地得到應(yīng)用。切削速度大幅提高，如果刀具軌跡和工藝規(guī)劃不當，造成的刀具、零件甚至機床的損壞程度，將比傳統(tǒng)切削加工更為嚴重。因而，加工仿真技術(shù)就顯得尤為重要和迫切。

　　本文首先利用PRO/E軟件，對Mikron UCP810 DURO高速加工中心進行建模，并將建好的機床模型導(dǎo)入數(shù)控加工仿真軟件VEPJCUT，對螺旋型薄壁零件和復(fù)雜葉輪零件，編制數(shù)控程序，預(yù)先在計算機上進行加工仿真。規(guī)劃刀具軌跡和走刀路徑，并在高速加工中心上成功加工出這兩個零件實物。

　　1 MIKRON UCPS00 DURO高速加工中心的PRO/E建模

　　淮陰工學(xué)院數(shù)字化制造技術(shù)省級重點建設(shè)實驗室的MIKRON UCP 800 Duro高速加工中心，是瑞士MIKRON公司生產(chǎn)的高速、高效、超精密的五軸聯(lián)動機床，機床采用混凝土聚合物制成的龍門框架結(jié)構(gòu)，各軸均采用大尺寸的滾動導(dǎo)軌支承，以確保機床快速運動時保持必要的剛性和穩(wěn)定性，具有動態(tài)特性(包括所有5個軸)和工件加工精度高、人機界面友好、自動化和過程可靠性好以及操作性能優(yōu)越的優(yōu)點，而且機床既可進行加冷卻液的濕加工，也可不要冷卻液進行干切削。

　　機床的主要性能指標如下：

　　數(shù)控系統(tǒng)：iTNC 530數(shù)控系統(tǒng);

　　機床額定功率：P=15kW;

　　主軸轉(zhuǎn)速：最高達20000r/min;

　　最大進給速度：三個方向的Vfmax=15000mm/min。

　　機床各軸行程如表1所示。

　　表1 機床各坐標軸行程表

　　PRO/E軟件作為一個集成化的軟件，功能非常強大，利用它可以進行零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加工等多種工作，在我國的工廠和研究所得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)的許多高校也選擇它作為研究開發(fā)的基礎(chǔ)軟件。本文通過測量Mikron UCP810 DURO高速加工中心各主要部件的實體尺寸，在PRO/E Wildfire 4.0中進行設(shè)計，建立各主要部件模型，并進行裝配，得到機床模型。圖1是幾個主要部件和機床的裝配模型。這就為下面在VERICUT中進行加工仿真奠定了基礎(chǔ)。

　　圖1 PRO/E建模的機床模型

　　2 加工過程的VERICUT仿真

　　虛擬制造依靠建模與仿真技術(shù)模擬制造、生產(chǎn)和裝配過程，虛擬加工環(huán)境建模是進行制造過程仿真、預(yù)測加工問題的前提和基礎(chǔ)。目前，在數(shù)控加工時，廣泛采用VERICUT軟件來仿真加工過程。

　　VERICUT是美國CGTECH公司開發(fā)的一種運行于Windows或UNIX平臺的計算機上的先進的專用數(shù)控加工仿真軟件，它能夠真實地模擬在加工過程中刀具的切削、加工零件、夾具、工作臺及機床各軸的運動情況。VERICUT能夠仿真直至5軸的多軸機床和大型、復(fù)雜的NC刀路軌跡。具有較強的通用性。該軟件不僅能夠?qū)C程序進行仿真、驗證、分析及優(yōu)化，而且能夠?qū)C床進行仿真。通過該軟件模擬機床加工的過程，能真實反映加工過程中遇到的各種問題，包括加工編程的刀具運動軌跡、工件過切情況和刀、夾具運動干涉等錯誤，甚至可以直接代替實際加工過程中試切的工作，并且提供了對刀位軌跡和加工工藝優(yōu)化處理的功能，可以大大提高零件的加工效率和機床的利用率。

　　通過對機床進行描述和結(jié)構(gòu)分析，通過在VERICUT中建立機床組件樹并向其中添加機床幾何模型和部件模型，可以完成機床的裝配，并進行必要的調(diào)整，得到機床在VERICUT中的模型。

　　通過對機床進行碰撞檢測設(shè)置、機床初始位置和換刀點設(shè)置、機床極限位置沒置等設(shè)置工作;對刀具進行刀刃、刀柄和刀具組裝設(shè)置;進行運動設(shè)置、G代碼設(shè)置等一系列設(shè)置工作，最后導(dǎo)人工件模型和數(shù)控程序，就可以對加工過程進行仿真。對加工編程的刀具運動軌跡進行驗證，檢查工件的過切情況和刀、夾具運動干涉等錯誤并進行修正，就可以有效地避免零件在實際加工時出現(xiàn)不必要的破壞情況，保護刀具、工件和機床。下面是對某螺旋形薄壁零件和復(fù)雜的葉輪零件進行仿真的效果圖。

　　圖2 仿真效果圖

　　通過驗證程序、刀具軌跡以及沒有干涉等各種加工必備條件以后，利用本臺Mikron UCP810 DURO高速加工中心進行加工，圖3是加工葉輪的現(xiàn)場。加工過程非常順利，得到了圖4所示的厚度為1 mm的螺旋形薄壁工件和多個復(fù)雜的葉輪零件。

　　圖3 加工葉輪的現(xiàn)場

　　圖4 加工出的零件實物

　　3 結(jié)論

　　本文利用3D軟件PRO/E對M1KRON UCP800 DURO高速加工中心進行建模，將其模型導(dǎo)入VERICUT中構(gòu)建數(shù)控仿真系統(tǒng)，再將工件毛坯模型和NC程序?qū)耄瑢崿F(xiàn)了對螺旋式薄壁件和復(fù)雜葉輪零件的加工虛擬仿真。通過仿真，保證了數(shù)控程序和走刀路徑、刀具軌跡的正確性，將過切與干涉等不安全因素，消除在加工之前，優(yōu)化了加工工藝，提高了生產(chǎn)效率，并利用高速加工中心進行加工，得到了這兩種零件的實物。