0前言
 
      加工仿真（zhēn）是利用計算機仿真技術對機械加工的加工環境和加工過程進行3D模擬。通過加工仿真,可在計算（suàn）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、不（bú）使用真實機床設備的情況下,有效地檢驗和分析零件的可加工性及加工工藝（yì）的合理性。
 
      在汽輪機大（dà）葉片生產加工前,通過對汽輪機大葉片數控加工程序進行加工仿真,可以減少材料浪費、延長機床和刀具壽命（mìng）、提高數控加工程序的（de）可靠性和檢驗過程的安全性,有（yǒu）效防止過切、幹涉（shè）現象的（de）發生,提高企業的信息（xī）化水平,縮短產品設計、製造周期,降低生產成本,提高產品（pǐn）質量,提高企（qǐ）業的市場競爭力。
 
      VERICUT軟件是美國CGTech公司開發的基於Windows及UNIX係統,集數控加工仿真、幹涉校驗、工時工況分析、代碼優化等多種功能於一體（tǐ）的軟件。該係統可（kě）以（yǐ）以虛擬現（xiàn）實的方式（shì）建立數控機床、刀具、夾具和毛坯模型,在刀位（wèi）數據或NC代碼的驅動（dòng）下模仿金屬切削加工中走刀（dāo）軌跡和材料被切除的過程,使用戶以直觀的方式對工藝規劃的合（hé）理性進行評估,對是否存在（zài）幹涉進行校驗,並優化（huà）走（zǒu）刀軌跡和NC代碼。本文研究（jiū）並應用VERICUT仿真軟件實現汽輪機大葉片四（sì）坐標數控加工仿真。
 
      1汽輪機（jī）大葉片的（de）結構特點
 
      葉片（piàn）是汽輪機的心（xīn）髒,它在高溫（wēn）、高壓、高速等複雜條（tiáo）件下工作,其空氣動力性（xìng）能（néng）、加工幾何性能、表麵粗糙度、安裝間隙（xì）及運行工況等因素影響汽輪機（jī）的效率、出力;其結構設計、振動強度及運行方式則對機組的（de）安全可靠性起決定性（xìng）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（qì）道部分是一個（gè）光滑的空間曲（qǔ）麵,精度要（yào）求高,加工（gōng）難度大。特別是大型汽（qì）輪機（jī）末（mò）級葉片(如1000mm以上動葉片),其結構更為複雜（zá）,葉身長（zhǎng）、型麵薄而扭曲,葉型（xíng）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（yì）圖（tú）如圖1所示。

      2.3.3添加機床模型
 
      在建立如圖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（diào）用該機（jī）床進行仿真。但是,隻有部（bù）件結構樹的機床在仿真視圖中無法顯示,不過這（zhè）並不妨礙加工仿真的進行。在加工仿真過程中,如顯示機床,則需要為機床添加模型。VERICUT軟件支持在Componenttree(部件（jiàn）樹)中直接構建圓柱體、圓台和立方體3種模型;其它（tā）形狀的（de）模型可以應用（yòng）AutoCAD軟件進行三維造型,然後導出為 stl後綴的（de）文件,再（zài）由VERICUT軟件讀取建模。新（xīn）添加的（de）模型默認出現在（zài）該部（bù）件坐標係原點處,通過旋轉、移動、裝配等方式將其布置在適當的位置上。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
 
      由於主（zhǔ）軸(Spindle)和刀具(Tool)的部（bù）件坐標係原點都在(0,0,0)處,工作（zuò）台X軸的模（mó）型原點也設置在(0,0,0)處。這樣處理（lǐ）之後,添（tiān）加模（mó）型後（hòu）的機床主軸與工作（zuò）台（tái）是接觸的,需（xū）要通（tōng）過設置機床初始（shǐ）位置的方式（shì）將機床調整到正確的初始位置。設置（zhì）機床初始位置後,機床不會立刻（kè）回到初始位置。載入控（kòng）製係統（tǒng）文件（jiàn）後,複位（wèi）機床,機床回到初始位置(Z軸在最大行程處),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（lì）實體（tǐ）模型有兩種方式,一是利用VERICUT本身的實（shí）體建（jiàn）模工具,做出圓柱、圓錐、長方體等,然後進行組合（hé）裝配,做出所（suǒ）需的三維實體;另一種是在AutoCAD或UG、Pro/E等三維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（gè）部件較多（duō）,利用第一種方法比較複雜,較浪費時間,一般都是（shì）利用第（dì）二種方（fāng）法,首先分析零件裝配（pèi）圖,做出三維實（shí）體（tǐ）圖,生成VERICUT可以讀取（qǔ）的stl文件（jiàn）,然（rán）後讀入（rù）到VERICUT中,再分別由Translat,Rotate,Assemle等幾個（gè）模塊,裝置好三維實體的位置。三（sān）維（wéi）實體調整如圖7所示。

       2.5配置機床控製係統
 
      數控（kòng）文件包含許多條件,通常通過用戶化定製來（lái）滿足不同控製係統（tǒng）需要,例（lì）如:不同的數據格式,未加解釋的執行數控功能（néng）的特殊字符,通過特殊G代碼和（hé）值（zhí）來執行（háng）不同（tóng）的運（yùn）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（yī）般從（cóng）一個熟悉的（de）數控係統開始配（pèi）置,推薦加（jiā）載一個通用的盡可能接近要配（pèi）置的數控係統的（de）控製係統文件（jiàn）,並且沒有不相關的工作數據。
 
      創建一（yī）個新的（de）項目文件,加載數控加（jiā）工程序,加載通用（yòng）機床控製文件,瀏覽（lǎn）數控程序內容。瀏覽程序中解釋語句描述就是要（yào）調整控（kòng）製係統配置（zhì）的內（nèi）容,F、X、Y和Z值小數點後的格式（shì）要分別配置。
 
      對於封閉作業的機床,需要對機床的開關門命（mìng）令（lìng）進行（háng）配置。首先聲明關閉/開啟門（mén）的命令變量,然後定義命令變量（liàng）對應的動作即動作對象和動作目標,最後通過（guò）手動（dòng）命令進行測試。
 
      2.6汽輪機大葉片四坐標的加工仿真結果（guǒ）
 
      將汽輪機大葉片三維實體模型導（dǎo）入VERICUT中,利用先前建立的刀具、機床、回（huí）轉工作台和夾具模塊以及機床控製係統,進行汽輪機大葉片動態加工過程仿真（zhēn）。在加工仿真過程中,實現了（le）汽輪機大葉片的四（sì）坐標虛擬加工中的幹涉（shè）、過切及碰撞檢查。汽輪機大葉片四坐標加工仿（fǎng）真結果如圖8所示。

       3結束語（yǔ）
 
      本文利用數控加工仿真（zhēn）軟件VERICUT建立了汽輪機大葉片（piàn）四坐標數控加工（gōng）仿真係統。通過建立（lì）刀具庫、機床、回轉工作台和夾具體以及配置（zhì）機床控製係統,詳細介紹各子係統的體係結構、功能、特點以及子係統實現的關鍵技術,建立了仿（fǎng）真係統各模塊（kuài）的（de）模型。利用數控（kòng）加工仿真軟件VERICUT在（zài）三維大葉片數控加工前（qián）進行模擬仿真,實現了完整的（de）虛擬加工過程,防止了過切、幹涉現象的（de）發生,避（bì）免了生產（chǎn）過程中出現廢品而（ér）造成的損失。