Vericut介绍和初级教程

一、Vericut 介绍 VERICUT 是全世界 NC 验证软件的领导者。使用 VERICUT 可在产品实际加工之前、仿真 NC 加工过程，以检测刀具路径中可能存在的错误，并可用于验证 G代码和 CAM 软件输出结果， VERICUT 可在 UNIX、Windows NT/95/98/2000 系统下进行。 本系统有三大主要功能：常规工作模拟/验证与分析、刀具路径最佳化/工具机与控制器 系统仿真。 VERICUT-工件模拟验证与分析 VERICUT 用于交互模拟 2~5 轴铣、钻、车、EDM 在铣/车组含加工操作时易于识别和更正 引起撞坯另件及破坯夹具或折断刀具的错误，VERICUT 模拟过程中可确实执行过切侦测。 VERICUT 可将切削另件与原型进行比较，以识别差异保证加工后的另件满足设计意识，使 用者可以建构任何工具、夹具或刀杆形状可作任意旋转、剖视图以及测量另件尺寸。 • 节省时间和金钱 • 程序与机械操作人员 • 减少程序错误 • 加速产品开发 • 提高工厂生产率 • 改善另件质量 • 减少残料或空刀 • 增强信心 • 提供更好的档案管理 VERICUT-OptiPath：刀具路径最佳化 根据切削条件与 NC 工具能力，OptiPath 可自动修正 NC 程序，使其更快、效率更高。 OptiPath 工作原理非常简单；就是在少量切削时增快切削进给率，大量切削时削降低进给率， 把切削传动分成小段，根据材料切削量OptiPath决定每一段的理想进给率不会改变刀具路径， 新的信息会自动加入到新的刀具路径文件之中。 • 减少加工时间达 50%以上或更多最佳化的切削进给 • 改善加工面质量 • 增加生产效率 • 减少机械和刀具磨损 • 减少操作人员工作量 VERICUT-NC 机械与控制器模拟 一次NC机床撞机可能花费数万元，除了机床损坏外，而且延误整个产品开发计划，VERICUT 能多可用于检测机床，控制器在指令上的冲突避免机床碰撞。VERICUT 的 NC 机械与控制器模 拟，特色是它可以去建构模拟 NC 机床和控制器，由于有着相同功能驱动，所以在计算机上仿 真的机床传动会与工厂的机床传动完全一样。 • 培训程序与机械操作人员，而不必使用机床 • 减少碰撞与擦撞 • 检查机床功能 • 增强信心 • 改善文件档案 二、VERICUT使用环境介绍 下面是我们开启 VERICUT 之后的画面，可以看到它分为许多区域，其中有主选单、工具 列、绘图区、讯息区、仿真进度表及仿真控制列。 主选单功能介绍 • New：开新档案 • Open：开启旧档 • Save：储存档案 • Save As：另存新檔 • In Process：另存为 IP 檔(为 VERICUT 重 新建构模块的数据文件) • Working Directory：设定工作数据夹 • Convert：档案格式转换 • Export Model：输出档案 • Edit：编辑(刀具文件及文字文件) • Color：颜色编辑 • Properties：细部选项设定 • Print：打印 • Image：图像撷取设定 • AutoSave：自动储存设定 • Recent Files：最近使用的档案 • Exit：离开 VERICUT • Layout：工作窗口的安排配置 • Orient：视角选择 • Attributes：窗口属性(绘图种类、光 源方向、背景选择) • Section：剖面视角的选择 • Select/Store：视角编辑 • Axes：坐标系(构成元素、模型、械机 原点、工件原点) • Toolbar：工具列 • Look & Feel：更换操作接口的外观 • Toolpath：显示刀具路径的信息 • Status：显示加工时的各项信息 • File Summary：显示档案的细部摘要 • G-Code Report：显示 G-Code 之细部数 据 • Control Report：显示 NC 控制时的数 据 • VERICUT Log：显示 VERICUT 启动的数 据 • Results Files：以网页显示档案摘要 • Model Definition：建立模块之各项设 定 • Component Tree：模块之关联树形图 • Delete Material：移除材料 • Toolpath：刀具路径的各项设定 • Motion：模拟加工的各项设定 • G-Code：G-Code 的各项设定 • APT Settings：APT 档案格式的设定 • Coord. System：坐标系统的设定 • Tool Manager：建置刀具数据库 • Control：选择控制器的种类 • Machine：工具机的设定 • X-Xaliper：量测距离、角度等 • AUTO-DIFF：比较加工模块与设计模块 之不同 • Control：最佳化路径的设定 • Manager：最佳化路径加工文件的细部 设定 • DataLink：设定最佳化路径文件的连结 • On VERICUT：VERICUT 说明档 • About VERICUT：关于 VERICUT 的讯息 三、VERICUT的基本建构 在这里我们主要是示范 VERICUT 的基本模块其建构的流程，我们以这范例来说明一些建 构时所会用到的功能。 1.选择 File→New，开一个新的档案。 2.选取工作列上的 后，就可看到下图，以及按右键后可看到的选项。 左边这个窗口可以说是整个建构作业中最 重要的，本软件需完全比照工具机串联式的原 理来建构，以 Base 为基础，慢慢的向上建构。 例如 Z轴在 Base 上面，而 Y轴又在 Z轴上 面；工作台在 X轴上，而 X轴又在 Base 上。所 以在建构中需特别注意各个零件互相之间的关 联性。 左图是可插入的机械组件种类，有 • XYZ 轴(XYZ Linear) • ABC 回转轴(ABC Rotary) • 基座(Base) • 夹具(Fixture) • 工件(Stock) • 主轴(Spindle)...等 以及组件属性(Component Attributes)的设 定键。 3.对 Base 按下鼠标右键，按下 Component Attributes 后，会出现下面这个窗口。 在这个对话框的 Model 里，我们可以用来 增加组件模块。 其增加的种类有以下三种，分别是 • 块状体 • 圆锥体 • 圆柱体 我们也可以用 CAD 软件画完，经过转档成 为 STL 檔或 IGS 档，再来选择 Type 里的 Model File 来使用，因为一般的工作机不可能全部都 是方块或圆柱，所以我们一般在建构的时候， 都会用 CAD 软件设计好之后，再转读进来。 当我们决定好组件的大小之后，按下 Add 钮，在绘图区里就可以看到刚刚所建构的组件 了。如果看不到的话，在绘图区里按右键，再 选择 View Type 的 Machine 或 Machine/Cut Stock 就可以看到了。 当我们建立好组件了以后，接下来就是要决定它的位置。按下 Position 后，会看到下面 的窗口。 在 Position 这个设定窗口里，我们将来要决定组件的位置。其中又分成对 Model 的坐标 点或着是对 Component 的坐标点来决定。而位置又分成绝对位置与相对位置两种。这里除了 设定位置的坐标外，还可以设定组件的旋转角度，只要在窗口下方的 Position 及 Angles 两 个地方填入想要让对象沿着 XYZ 三轴移动或转动的数值即可。 对于我们建构一台加工机而言，最重要的就是其各组件的关联性与其位置了，其中又以 关联性为最重要的，所以我们在建构时需特别注意，以免发生各轴之间的移动问题。下图是 我们决定好各组件的位置及关联性后的完成图。 以上就是工件机基本建构流程，简单的说，就是将用 CAD 画完之后，再到这里来设定好 坐标后，就算是装配完成了。 可是实际上，我们却会遇到许多问题，像是：怎么设计才会比较像真实的工具机呢？那 一些要设计出来，那一些不用呢？等等的问题，所以我们接下来将会以建构一台高速加工机 (High Speed Machine)，并且用建构出来的高速加工机来做基础的模拟切削，来示范 VERICUT 如何应用在 CAM 里。 四、高速加工机之建构 (a). 首先，我们先用 SolidWorks 将高速加工机绘制出来，再将所完成的高速 加工机模块的零件转存成 STL 文件，要特别注意的是，VERICUT 中文的支持度不 佳，所以在命名档名的时候尽量不要使用中文。 (b). 然候开启新档 File→New，然后按下 Model→Component Tree，就可看到 整个建构高速加工机最重要的功能-Component Tree 了，如图 1，如果没有看到 坐标系的话，在 View→Axes 里，选择 Set All 就可以看到坐标系了。 图 1 Component Tree (c). 接下来点选 Base，所谓 Base，可以将其想象成机台中所有不会动的部份， 都可以称其为 Base。按下鼠标右键，选择 Component Attributes，就会出现 Model 的对话窗口。在 Type 里选择 Model File，然后再选择转存出来的 STL 档案，接 着在 Color 里，选择颜色。完成之后，按下 Add 钮就会增加到 Component Tree 里了。而就可以在绘图区里看到 Base 了，如图 2。 图 2 Base 之建构 (d). 再来要建构 Y轴，因为 Y轴是与 Base 关联的，所以选择 Base 按右键，然 后 Append 一个 Y Linear，再依照 Base 的建构方法来建构 Y轴，再将其移动至 正确位置，完成后如图 3。注意 Y轴的移动不是选 Model 而是选 Component，表 示是让整个 Y轴移动，这样与 Y轴有关联性的组件它的相对坐标点就是和 Y轴而 不是和 Base 了，如图 4。 图 3 Y 轴之建构 图 4 Y 轴移动之选择 (e). 接下来要建构的是 Z轴，因为 Z轴是和 Y轴相关联的，所以对 Y轴 Append 一个 Z Linear，并移动其位置，而 Z轴的移动也是属于 Component 的移动，建 构完成后如图 5。 图 5 Z 轴之建构 (f). 接着要建构的是主轴，主轴与 Z轴具有关联性，所以对 Z轴 Append 一个 Spindle，因为在 Solidworks 建构时是将主轴直接画在 Z轴上，所以在这里不需 在主轴上加任何的组件，再将其移动到正确的位置即可。如图 6所示。 图 6 主轴之建构 (g). 再来要建构的是 X轴，X轴是与 Base 相关联的，所以对着 Base Append 一个 X Linear，再将其移动位置，完成后如图 7。 图 7 X 轴之建构 (h). 接着要建构夹具(Fixture)，夹具是与 X轴关联的，但是在高速加工机的 模型中，因为没有绘制虎钳之类的夹具，而是直接将工件置于 X轴上，所以就直 接在 X轴下 Append 一个 Fixture 并将原先有个夹具删除，再将其移动到正确的 位置，注意的是夹具的移动也是属于 Component 的移动。如果需要侦测刀具是否 会在切削过程中碰撞夹具的话，可以绘制虎钳来模拟。建构完成后如图 8。 图 8 夹具之建构 (i). 再来要建构的是工件(Stock)，因为工件跟夹具是关联的，所以对着夹具 Append 一个 Stock，并将原有的 Stock 删除，至于其组件内容则等到要模拟加工 时再来更改，完成后如图 9。 图 9 工件之建构 (j). 最后要建构的组件是刀具，刀具是和主轴相关联的，所以在主轴下 Append 一个 Tool 再移动其至正确的位置即可，完成后如图 10。 图 10 刀具之建构 在高速加工机组装完成后，接下来是要将 NC 档输入至 VERICUT，图 11 为 NC 文件的输入流程，主要重点是放在刀具的数据、工件的数据、控制器的数据及加 工原点的位置，基本上只要有了这四种数据，就可以仿真加工了。 图 11 NC 文件输入流程 在VERICUT里的NC文件输入流程如下：开启VERICUT，按下Setup→ToolPath 后，会看到如图 12 的窗口，接着将 Toolpath Type 改成 G-Code Data，再将 Use Holders勾选，表示刀具要使用刀把，再按下Add来增加刀具路径文件，再将Files of type 改成「*.nc」，选择所要的 NC 檔，再按下 OK 后就增加了一个刀具路径 文件了。如果有多个 NC 路径，也可以一并加入，在加工模拟时 VERICUT 会依序 加工的。 图 12 NC 档输入之设定 再来要建立刀具数据库，在要建立刀具的数据库之前，首先要了解它所建构 的刀具包含那些部份，VERICUT 在建构刀具时，主要包含了刀身及刀把两个部份。 建构刀把的主要目的是要侦测在切削时刀把是否有和工件碰撞，所以整个刀具的 建构，数据愈详细，做出来的模拟就愈接近真实的情况。图 13 是刀具在建构时， 各部份的示意图。 图 13 刀具示意图 在了解刀具各部份的意义，就可以来建构刀具数据库了。以下是建构刀具数据库 之流程： 1. 首先按下 Setup→Manager，会出现如图 14 的窗口，按下 Add，选择 Add New Tool，再选择 Mill，表示是新增铣刀。 图 14 Tool Manager 2. 完成后，会在 ID 列表看到刚才新增的 Tool，再对其按右键，先选择 Add Holder to Tool，会出现一 Tool Add 的对话框，按下 (Profile)之后，会出现 一设定画面，在下方用 Add 的方式加输入刀把外形的坐标，下表为输入的坐标点， 输入完成后，按下 OK 即可看到刀把了。 Entity X Z Entity X Z point 0 0 point 20 64 point 13 0 point 19 65 point 14 1 point 19 66 point 14 17 point 20 67 point 13 18 point 20 79 point 13 19 point 19 80 point 14 20 point 15 80 point 14 60 point 14 100 point 19 60 point 0 100 point 20 61 3. 再以同样方式来新增 Cutter，并在 Tool Add 的对话框中选择 Ball Nose End Mill(球刀)，在 Diameter 和 Height 字段里分别输入 8及 45，按下 OK 后即可看 到所创建的 Cutter 了。 4. 再来要输入 Gage Offset，这个值是用来表示刀长，主要是用来模拟刀长补 正的，图 15 为其示意图。所以在 Gage Offset 的字段里输入 125，则刀长补正 的设定就完成了。 图 15 Gage Offset 示意图 5. 最后在 Description 的字段里输入刀具的说明，并将 ID 里的名称改为 1，表 示为 Tool 1，这样程序才能以 T1 的方式来呼叫刀具。全部设定完成后如图 16。 图 16 刀具数据库建立完成 接下来要设定控制器的数据，首先按下 Setup→Control→Open，之后会看 到 VERICUT 里全部的控制器档案，因为高速加工机使用的控制器是 Heidenhain 里的 TNC430，而且 NC 档是属于 ISO 格式，所以选择 hei430g.ctl 这个控制器点 选后，按下 Open 即可。 再来要输入工件的数据，所以对着 Component Tree 里的 Stock 点选两下， 来设定 Stock 的外形，选择 Block，在 Length、Width 及 Height 的字段里分别 输入 100、100 及 50，按下 Add，完成后就可以在 X轴上面看到工件了，如图 17 所示。 图 17 Stock 设定完成 最后要设定的是程序的加工原点，按下 Analysis→X-Caliper，使用 X-Caliper 这个功能主要是用来在一些较复杂的坐标系之下精确的得到很多信 息，让加工仿真的建构上更加的得心应手。将其选至 Distance/Angle 的标签， 会看到选取两点来侦测其距离，在这里所要侦测的是：主轴的坐标系到工件坐标 系之间的距离，所以将 Point 下拉选择 Component Origin，再点选主轴，完成 之后，同样的 Point 下拉至 Component Origin，再点选工件，画面就会出现所 需要的值了，如图 18。 图 18 加工原点的量测 再将得到的数据经过计算后，就可以其输入 VERICUT 里了。按下 Setup→G-Code→Setting，再点选 Job Tables 的标签后，在 Table Name 中，下 拉至 Input Program Zero，再将数据输入进去，按下 Add 即可，如图 19 图 19 加工原点的输入画面 再来要检测所输入的加工原点是否正确，首先按下 (MDI)，先输入 M6 T1， 将刀具呼叫进来，再输入 X0Y0Z0，看刀具有没有落在所设定的加工原点上，如 图 20。 图 20 加工原点的检测 确认过加工原点无误之后，便可以进行加工模拟了，按下，VERICUT 就会开 始进行加工模拟了，图 21 为第一个 NC 档模拟结束，图 22 为第二个 NC 档模拟结 束，从图上可知 NC 档在模拟上是没有问题的。 图 21 第一个 NC 档模拟结束 图 22 第二个 NC 档模拟结束