VERICUT在高速列车构架数控加工中的仿真研究与应用

加工仿真是对真实产品制造过程进行的虚拟仿真，其通过三维动态数字模型展现产品制造流程。本文利用VERICUT软件建立五面加工中心几何模型及运动学模型，并根据实际应用机床对配置的Siemens 840D数控系统进行功能扩充，并使用VERICUT软件建立加工刀具库。进而通过在VERICUT软件中建立虚拟机床模型，调用和修改CNC控制系统对高速列车构架加工进行仿真演示，从而便于观察加工刀具轨迹是否符合预期要求，从而验证整个加工程序的正确性。

Vericut 软件是一套针对CNC 机床运动仿真、NC 程序验证、优化和分析的工具。从1988 年以来， Vericut 就已经成为数控加工仿真领域的行业标准。工艺工程师可以在仿真环境中完成待加工工件的所有数控加工过程，从而避免了实际加工中的试切，缩短了生产周期，降低了因程序错误带来的零件加工质量不良的风险[1] [2] [3] [4] [5]。

Li Han 等人利用VERICUT 进行了刀具半径补偿算法的验证[6]，杨莉等人针对航空薄壁零件的数控加工过程[7]，魏娟等人针对大型壳体零件的数控加工过程[8]利用VERICUT 对加工过程进行了仿真验证等工作，证明了VERICUT 在不同类型零件的数控加工过程中均能起到良好的效果。曹剑等人针对五轴数控机床虚拟样机建模[9]， 李栋等人针对五轴卧式机床[10]， 在VERICUT 软件中进行了机床建模和加工过程分析，说明了在相关设备及加工工艺环境中，利用该软件进行加工仿真的过程和需注意事项。

高速列车构架采用H 型结构，加工部位较多、涉及面较广、程序复杂，且Siemens840D 系统中需要使用角代码，如RXX，从而给产品首件试制时带来一定的困难。无法详细周全地对加工刀具轨迹的正确性进行判断， 易造成设备损伤、产品质量无法保证。

为了保证高速列车构架加工的质量， 我们引入Vericut软件对整个加工过程进行仿真。

2. 虚拟机床的建立 2.1. 建立五面加工中心运动轴组件拓扑结构 针对车间现场使用的五面加工中心，提炼出其主要的结构，如左右运动部件X 轴，上下运动部件Y轴，前后运动部件Z 轴，主轴运动的旋转轴B 轴和C 轴等部件。依据各部件间的关系建立机床各部件之间的运动学模型，具体步骤如下： 1) 组件拓扑结构的设置 利用“组件树”功能(菜单：配置/组件树…/)，建立如图1 所示加工中心组件树，描述各模块之间以及与各模块与机床整体的拓扑结构关系：