0前（qián）言
 
      加工仿真是利用計算機仿真技術對機械加工的加（jiā）工環境和加工過程進行3D模擬。通過加工仿真,可在計算機內形象、直（zhí）觀地模擬機械加工的全過程,在不消耗實際（jì）材料（liào）、不使用真實機（jī）床設（shè）備的情況下,有效地檢驗和分析零件的可加工性及加工工藝的合理性。
 
      在汽輪機大葉片生產加工前,通過對汽輪機大（dà）葉片數控加工程序進行加工仿真,可以減少材料浪費（fèi）、延長機床和刀具壽（shòu）命、提高數控加工程序的可靠性和檢驗過程的安全性,有效防止過切、幹涉現象的發（fā）生,提高企業的信息化水（shuǐ）平,縮短產品（pǐn）設計、製造周期（qī）,降低生產成本,提高產品質量,提高企業的市場（chǎng）競爭力。
 
      VERICUT軟件是美國CGTech公司開發的基於（yú）Windows及UNIX係統（tǒng）,集數控加（jiā）工仿（fǎng）真、幹涉校驗（yàn）、工時工況分（fèn）析、代碼優化（huà）等多種功能於一體的軟件。該係（xì）統可以（yǐ）以虛擬現實的方式建立數控機床、刀具、夾具和毛坯模型,在刀位數據或NC代碼的（de）驅動下模仿金屬（shǔ）切削加（jiā）工中走刀軌跡和材料被切除（chú）的過程,使用戶以直（zhí）觀的方式對工藝規劃的合理性進行評估,對是（shì）否存在幹涉進行校驗,並優化走刀軌跡和NC代碼。本文（wén）研究並應用VERICUT仿真軟件實現汽輪機大葉片四坐（zuò）標數控加工仿真。
 
      1汽輪機大葉片的結構特點
 
      葉片是汽輪機（jī）的（de）心髒,它在高溫、高壓、高速等（děng）複雜條件下工作,其空氣動（dòng）力性能、加工幾何性能、表麵粗糙度、安裝（zhuāng）間隙（xì）及運行工況等因素影響汽輪機的效率、出力;其（qí）結構設計、振動強度及運行方式則對機組的安全可靠性起決定性的影響。為了保證汽輪機的效率和葉片在使用中的安全性,葉片的材料都較為特殊,如材料中含N、iV、N等成分,硬度在360HB以上,加工性較差,同時葉片汽道部分是一個光滑的空間曲麵,精度要求高,加（jiā）工（gōng）難度大。特別是大型汽輪機末級葉片(如1000mm以上動葉片),其結構更為複雜,葉身長、型麵薄而（ér）扭曲,葉型扭轉接近90角,葉身中部有空間凸台。汽輪機大葉（yè）片結構示意圖如圖1所示。

      2.3.3添加機床模型
 
      在建（jiàn）立如（rú）圖3所示的機床部件結構樹後,在VERICUT軟件中可加載該機床,即可調用該機床進行仿真。但是,隻有部（bù）件結構樹的機床在仿真視圖中（zhōng）無法顯示,不過這並不妨礙加工仿真的進行（háng）。在加（jiā）工仿真過程（chéng）中,如顯示機（jī）床（chuáng）,則需要為機床添加模型。VERICUT軟件支（zhī）持在Componenttree(部件（jiàn）樹)中直接構建圓柱（zhù）體、圓台和立方體3種模型;其它形狀的模型可以應用AutoCAD軟件進行三（sān）維造型,然後導出為 stl後綴的文件,再由VERICUT軟件讀取建模（mó）。新添加的模型默認出現在該部件坐標（biāo）係（xì）原點處,通過旋轉、移動、裝配（pèi）等方式將其布（bù）置在（zài）適當的位置上。添加模型後的機床部件結構樹如圖（tú）5所示。

       2.3.4機床初始位置的設置（zhì）
 
      由於主軸(Spindle)和刀具(Tool)的（de）部件坐標係原點都在（zài）(0,0,0)處,工作台X軸的模型原點也設（shè）置在(0,0,0)處。這（zhè）樣處理之後,添加模型（xíng）後的機床主軸（zhóu）與工作台是接觸的,需要通過設置機床初始位置的方式將機床調整到正確的初始位（wèi）置。設置機床初始位置後（hòu）,機床不會立刻回（huí）到（dào）初（chū）始位（wèi）置（zhì）。載入控（kòng）製係統（tǒng）文件後,複位機床,機床回到初始位（wèi）置(Z軸在最大行程處),如圖6所示。

       2.4回轉工作台和夾具（jù）體模型的建立
 
      在VERICUT中（zhōng）建立實體模（mó）型有兩種方式,一是利用VERICUT本（běn）身的實體建模（mó）工具（jù）,做出圓柱、圓錐、長方（fāng）體等,然後進行組合裝配,做出所需的（de）三（sān）維實體;另（lìng）一種是（shì）在（zài）AutoCAD或UG、Pro/E等三維（wéi）實體造型（xíng）軟件（jiàn）中做出實體模（mó）型,然後生成stl文件（jiàn）,導入VERICUT中。一般說來,夾具體（tǐ）、轉台、毛坯（pī）模型的結構比較複雜,各部件較多,利（lì）用第一種方法比較（jiào）複雜,較浪費時間,一般都是（shì）利用第二種方法,首（shǒu）先分析零件裝（zhuāng）配圖,做出三維實體圖,生成VERICUT可以讀取的stl文件,然後讀入到VERICUT中,再分（fèn）別由Translat,Rotate,Assemle等（děng）幾個模塊,裝置好三維實體的位置。三維實體調整如圖7所（suǒ）示。

       2.5配置機床控製係統
 
      數控文件包含（hán）許多條件,通（tōng）常通過用戶（hù）化定製來滿（mǎn）足不同控製係統需（xū）要,例如:不同的數據格式,未加解釋的（de）執行數控功能的特（tè）殊字（zì）符,通過特殊G代碼和值來執行不同的運動,設置不支持的G代碼等。為更加方便快捷地配置數控係統,一般從一個熟悉的數控係統開始配置,推薦加（jiā）載（zǎi）一個通用的盡可（kě）能接近要配置的數控係統的控製係統文件（jiàn）,並（bìng）且沒有不相關的工作數據。
 
      創建一個新的（de）項目文件,加載（zǎi）數控加工程序,加載通用機（jī）床控製文件,瀏覽數控程序內（nèi）容。瀏覽程序中解釋語句（jù）描述（shù）就是要調整控製係（xì）統配置的內容,F、X、Y和Z值小數點後的格式（shì）要分別配置。
 
      對（duì）於封閉作（zuò）業（yè）的（de）機床,需要對（duì）機床的開（kāi）關門命令進行配置。首先聲明關閉/開啟門的（de）命令變量,然後定義命令變量對應（yīng）的動作即動作對象和動（dòng）作目標,最後通過手動命令進行測試。
 
      2.6汽輪（lún）機（jī）大葉片四坐標（biāo）的加工仿真結果
 
      將汽輪機大葉片三維實體模型導入VERICUT中,利用先前建立的刀具、機床、回轉工作台（tái）和夾具模塊以及機（jī）床控製係統,進行汽（qì）輪機大葉片動（dòng）態加工過程仿真。在加工仿真過程（chéng）中,實現了汽輪機大葉片的四坐標虛擬加工中的幹涉、過（guò）切及碰撞檢（jiǎn）查。汽（qì）輪機大葉片四坐標加工仿真（zhēn）結（jié）果如圖8所（suǒ）示。

       3結束語
 
      本文利用數控加工仿真軟（ruǎn）件VERICUT建（jiàn）立了汽輪（lún）機大葉片四（sì）坐標數控加工仿真係統。通過建立刀具庫、機床、回轉工作台和夾具體以及（jí）配（pèi）置機床控製係統,詳細介紹各子係統的體係結構、功能、特（tè）點以及子係統實現的關鍵技（jì）術,建立（lì）了仿真係統各模塊的模型。利（lì）用數控加工仿真軟件VERICUT在三維大（dà）葉片數控（kòng）加工（gōng）前進行（háng）模擬仿真,實現了完（wán）整的虛擬加工過程,防（fáng）止了過切、幹涉現象的發生,避免了生產過程中出現廢品而造成的損失。