0前言
 
      加工仿真是利用計算（suàn）機仿真技術對機（jī）械加工的加工環（huán）境和加工過程進行3D模擬。通過加工仿真（zhēn）,可在計算機內形象、直觀地模擬機械加工的全過程,在不消耗實際材料（liào）、不使用真實機床設備的（de）情（qíng）況下,有效地檢驗和分析零件的（de）可加工性及加工工藝的合理性。
 
      在汽輪機（jī）大葉片生產加工前,通過對（duì）汽輪機大葉片數控加工程序進行加工仿真,可以減（jiǎn）少材料浪費、延長機床和刀具壽命、提高（gāo）數控加工程序的可（kě）靠性和檢驗過程的安（ān）全性,有效防止過（guò）切、幹涉現象的發生,提高企業（yè）的信息化水平（píng）,縮短（duǎn）產品設計、製（zhì）造周期,降低生產成（chéng）本,提高（gāo）產品質量,提（tí）高企業的市場競爭力（lì）。
 
      VERICUT軟件是美國CGTech公司開發的基於Windows及UNIX係統,集（jí）數控加工仿真、幹涉校驗、工時工況分析、代碼優化等多種功能於一體的軟件。該係統可以（yǐ）以虛擬現（xiàn）實的方（fāng）式建立數控機床、刀具、夾具（jù）和毛坯模型（xíng）,在刀位（wèi）數據或（huò）NC代碼（mǎ）的驅動下模仿金屬切削加工中走（zǒu）刀軌跡和材料被切除的過程,使用戶以直（zhí）觀的方（fāng）式對工藝（yì）規劃的合理性進行（háng）評估,對是否（fǒu）存在幹涉進行校驗,並優（yōu）化走刀軌跡（jì）和NC代碼。本文（wén）研究（jiū）並（bìng）應用VERICUT仿真軟件實現汽（qì）輪機大葉片四坐標數控加工仿真。
 
      1汽輪機大（dà）葉片的結構特點
 
      葉片是汽輪機的心髒,它在（zài）高溫、高壓、高速（sù）等複雜條件下工作,其空氣動力性能、加工幾何性能（néng）、表麵粗糙度、安裝間隙（xì）及運行（háng）工（gōng）況等因素（sù）影響（xiǎng）汽輪機的（de）效率、出力;其結構設計、振動強度及運行方式則對機組的（de）安全可（kě）靠性起決定性的影（yǐng）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（tóng）時葉片汽道部分是一個光滑的空間曲麵,精（jīng）度要求高,加工難（nán）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（yè）身長、型麵薄（báo）而扭曲,葉型扭轉接近90角,葉身中部有空間凸台。汽輪機大葉片結構示意圖如圖（tú）1所示。

      2.3.3添加機床模型
 
      在建立如圖3所示的機床（chuáng）部件結構樹後,在VERICUT軟件中可加（jiā）載該機床,即可調用該機床進行仿（fǎng）真（zhēn）。但是,隻有部件結構樹的機床在仿真視圖中無法顯示,不過這（zhè）並不（bú）妨礙加工仿真的進行。在加工仿真過程中,如顯示機（jī）床,則需要為機（jī）床添加（jiā）模型（xíng）。VERICUT軟件支持在Componenttree(部件樹)中直接構建圓柱體、圓台和立方體3種模型;其它形狀（zhuàng）的模（mó）型可以應用AutoCAD軟件進行三維造型（xíng）,然後導出為 stl後（hòu）綴的文件,再由VERICUT軟件讀（dú）取建模。新添加的模型默認出現在該（gāi）部（bù）件（jiàn）坐標係原點處,通（tōng）過旋轉、移動、裝配等方式（shì）將其布置在適當的位置上（shàng）。添加模型後的機床部件結構（gòu）樹如圖5所（suǒ）示。

       2.3.4機床初始位置的設置（zhì）
 
      由於主軸(Spindle)和（hé）刀具(Tool)的部件坐（zuò）標係原點都在(0,0,0)處,工作台X軸的模型（xíng）原點也設置在(0,0,0)處。這樣處理之後,添加（jiā）模型後的機床主軸與工作台是接觸的,需要通過設置機床（chuáng）初始位置（zhì）的方式將機（jī）床（chuáng）調整到正確的初始位置。設置機床初始位置後,機床不會（huì）立刻回到初始位置。載（zǎi）入控製係統（tǒng）文件後,複位機床,機（jī）床回到初始位置(Z軸在最大行程（chéng）處),如圖6所示。

       2.4回轉工作台和夾具體模型的建立
 
      在VERICUT中建立實體模型有兩（liǎng）種方式,一是利用VERICUT本身的實體（tǐ）建模工具,做出圓柱、圓錐、長方（fāng）體（tǐ）等,然（rán）後（hòu）進行組合裝配（pèi）,做出（chū）所需的三維實體;另一（yī）種是在AutoCAD或UG、Pro/E等三（sān）維（wéi）實體造型軟件中做出實體模型,然後生（shēng）成stl文件,導入VERICUT中。一般說來,夾具體、轉台、毛坯模型的結構比較複雜,各部件較多,利用第一種方法比較複（fù）雜,較（jiào）浪費時間,一般都是（shì）利用第二種方法,首先分析（xī）零件裝配圖（tú）,做出三維實體（tǐ）圖,生成VERICUT可以讀取的stl文件,然後讀入到VERICUT中,再分別由Translat,Rotate,Assemle等幾個模塊,裝置好（hǎo）三維實體的位置（zhì）。三維實體調整如圖7所示（shì）。

       2.5配置機床（chuáng）控（kòng）製係統
 
      數控文（wén）件包含（hán）許多條件,通（tōng）常通過用（yòng）戶化定製來滿足（zú）不同控製係統需要,例（lì）如:不同的數據（jù）格式,未加（jiā）解（jiě）釋的（de）執行數控功能的特殊字符,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（bān）從一個（gè）熟悉的數控係統開始配置,推薦加載一個通用的盡可能接近要（yào）配置（zhì）的數控係統的（de）控製係統文件（jiàn）,並且沒有不相關的工作數據。
 
      創建一個新的項目文件,加載數控加工程序,加載通用機床控製文件,瀏覽數（shù）控程（chéng）序（xù）內容。瀏覽程序（xù）中解釋語句描述就是要調（diào）整控製係統配置的內（nèi）容,F、X、Y和Z值小數點後（hòu）的（de）格式要分別配置。
 
      對於封閉作業的機床,需要（yào）對機床的開關（guān）門命令進行配置。首先聲明關（guān）閉/開啟門的命令變量,然後定義命令（lìng）變量對應的動作即動作對象和動（dòng）作目標,最後（hòu）通過手動命令進行測試。
 
      2.6汽輪機（jī）大葉片四坐標的（de）加工仿真結果
 
      將汽（qì）輪機大葉（yè）片（piàn）三維實體模型導（dǎo）入VERICUT中,利用先（xiān）前建立的刀具、機床、回轉工作台和夾具模（mó）塊以及機床控製係統,進行汽輪機大葉片動態（tài）加工過程仿真（zhēn）。在加工仿真過（guò）程中（zhōng）,實現了汽（qì）輪機大葉片（piàn）的四（sì）坐標虛（xū）擬加工中的幹涉、過切及碰（pèng）撞檢查。汽輪機（jī）大葉片四坐標加工仿（fǎng）真結（jié）果如（rú）圖8所示。

       3結（jié）束語
 
      本文利（lì）用數控加工仿（fǎng）真（zhēn）軟件VERICUT建立了汽（qì）輪機大葉片四坐標數控加工仿真係統。通過建立（lì）刀具庫、機床、回轉（zhuǎn）工作台和夾具體以及配置機床控（kòng）製係統,詳細介紹（shào）各子係統的體係結構、功能、特點以及子（zǐ）係統實現的關（guān）鍵技術（shù）,建立（lì）了（le）仿真係統各模塊的模型。利用數控加工仿（fǎng）真軟件VERICUT在三維大葉片數控加工前進（jìn）行模擬仿真,實現了完整的虛擬加工（gōng）過程,防止了過切、幹涉現象的發生,避免了生產過程（chéng）中出現廢品而造成的損失。