基于vericut的数控程序优化(7届论坛会论文)

          北京新吉泰软件有限公司 王宪斌总经理

一．软件介绍

VERICUT软件是美国CGTECH公司开发的数控加工仿真软件，由数控程序验证模块、机床运动仿真模块、程序优化模块、自动比较模块和CAD\CAM接口等模块组成，可模拟数控铣床、车床、多通道复合加工中心等设备的加工过程，也能进行数控程序优化，提高加工效率，检查过切、欠切，机床碰撞及刀具/夹具干涉等；具有真实的三维实体显示效果，还可以对切削后的模型进行尺寸测量，并能保存切削模型供检验、后续工序切削加工。

二．程序优化原理及方法

    VERICUT优化就是模拟生成过程切削模型，根据当前所使用的刀具及每步走刀轨迹，计算每步程序的切削量，再和我们的切削参数经验值或刀具厂商推荐的刀具切削参数进行比较，通过计算分析，发现余量大，VERICUT就降低速度，余量小，就提高速度，进而修改程序，插入新的进给速度，最终创建更安全更高效的数控程序。

在实际的优化中，主要使用恒定体积去除率切削方式优化（主要由于材料切削余量变化较大的加工，如粗加工程序）和恒定切削厚度方式优化（主要用于半精加工和精加工）

VERICUT的优化，只是根据加工过程中的切削量，优化数控程序的进给速度。但不改变程序的轨迹。不过，当VERICUT优化时，发现某段NC程序路径较长，而且其切削余量是变化的，需要优化调整以指定不同的切削速度时，软件就会按照设定的优化参数，将原一段数控程序打断为多段，给每段插入新的进给值，但依然不改变原来程序的轨迹。新插入程序段的轨迹与原来程序的轨迹完全一致，不会发生任何改变。优化前后程序的改变见图1。

图1

三．优化功能的设定

Vericut的优化设定主要在刀具库里，每一只使用的刀具都有自己的优化数据。主要优化数据的设定及含义如下：

    进给/转速：用于对选中的刀具进行切削条件以及切削速度优化方法的设置。主要包含刀具的基本切削信息和采用的优化方式。

    设定：用于为优化处理设定优化记录单位，何时添加更多切削步，最小/最大优化的进给速度，以及如何优化圆和样条曲线等。

极限：用于指定刀具切削特征的极限值。

硬材料：用于设定难加工材料和一些特殊的切削环境的进给速度调整因素。

    垂直下刀：用于控制沿刀具轴向切削或抬刀时优化的进给速度。

    切入/切出：用于控制刀具切入/切出材料时优化进给速度。

    角度：用于刀具不同角度斜向切入材料时对速度的调整。

    深度表：用于对选定刀具在优化过程中，通过表格设置优化的切削多种深度的优化的进给速度。

切宽表：用于对选定刀具在优化过程中，通过表格优化当小于刀具宽度的切削调整被优化的进给速度。

图2

四．分析并优化程序

下面以图3中的零件为例来说明如何使用vericut对程序进行分析并完成优化。程序为零件的开粗加工，使用的刀具和切削参数见表1。

表1

图3

    首先仿真原始的数控程序，并通过vericut的图表功能（图形上部分为刀具1的体积去除率，下部分为刀具2的体积去除率），可以分析出刀具1和刀具2在加工过程中的体积去除率情况（见图4），通过图4可以看到。刀具1的最大体积去除率在6000左右，最大体积去除率出现在程序的中间位置，其它部分的体积去除率大多都在2000左右。刀具2的最大体积去除率同样超过了6000，最大体积去除率出现在程序的前部位置，其它部分的体积去除率大多都不超过800。由此图还可以看出，原程序的加工余量极不均匀。刀具切削过程中的余量变化非常明显。

 图4                      图四.原程序体积去除率

根据对原始程序的分析，为每一支刀具创建优化数据，优化参数的设定如下：

刀具1    体积去除：      2000           优化方式：体积去除

          空刀进给速度：  2000            

          最小切削进给率：600            最大切削进给率：1600

刀具2    体积去除：      800            优化方式：体积去除

          空刀进给速度：  1800           

          最小切削进给率：1000            最大切削进给率：1800

根据设定的优化数据对程序进行优化后，可以得到优化前后加工的时间（见图5），优化后效率提升18.76%。分析优化后程序体积去除率的变化情况（见图6）。通过图表可以看到，优化后的程序体积去除率变化不再像原程序那样剧烈，且优化后的程序最大体积去除率明显下降，平均体积去除率得到提高。总的加工效率获得提升。

图5 时间和效率

图6 优化后的程序体积去除率

总结

Vericut通过改变程序中的切削参数，以适应不同余量的切削。通常在对程序的优化中，需要反复的改变优化数据，以达到最佳的优化效果。同样，由于材料的不同和数控设备性能的差异，优化数据也要根据实际的情况做出调整。

通过vericut完成数控程序的优化，不仅仅是提高加工效率，缩短单件的加工时间。还可以延长刀具的寿命、改善零件的表面质量、以及获得更稳定的加工工况。同时在优化过程中形成的优化数据，以库的形式保存在刀具中，使得加工优化经验得到继承，并在不断的使用中持续的获得改善。

王宪斌:北京新吉泰软件有限公司总经理。

北京新吉泰是美国CGTech公司在中国的子公司，也是闵行机械工程学会的团体会员单位。专注于开发CNC机床仿真、程序验证、优化以及加工分析软件、以VERlCUT软件而闻名，已广泛使用在各类数控机床加工中。

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