UG发动机叶盘五轴虚拟数控加工仿真(9)
图4-2 机床组件树
2.实体模型的建立
建立的组件树是没有尺寸和形状的，需要通过增加模型到组件的方法使组件具有三文尺寸和形状。在 Vericut 系统中，通常需要定义毛坯、夹具、机床床身、各轴工作台等几类模型，并连接这些组件到组件树的正确位置。每个模型都有自己的右手笛卡儿坐标系，并且可以通过改变其在系统空间中的坐标值来将各个组件根据它们之间的位置关系进行装配。
在 Vericut 系统中，模型的定义有很多方法。最简单的是利用软件自带的建模模块，可以定义长方体、圆锥体和圆柱体三类简单形状模型及其组合的复杂模型，这些形状的提供大大加快了机床仿真的速度和优化了机床的显示和消隐。此外，还可以通过 UG、Pro/E 等 CAD 软件建立几何模型，并输出成 IGES、STL、CATV等格式，然后通过 Vericut 提供的图形转换输入接口导入到机床仿真系统中。这种方法适用于建立复杂的几何体。
4.3.2 虚拟机床构建流程
仿真机床是将实际机床进行一定形状抽象尺寸描绘，按照各部件间一定的逻辑结构关系和运动依附关系组合而成的机床抽象模型。该模型应该能真实反映机床各个坐标轴的逻辑关系和运动关系，并能真实再现机床运动轨迹，在仿真软件、NC 程序、数控控制系统、刀具库等的支撑下可以模拟 NC 程序运动轨迹，并以此进行NC程序的正确性、合理性检测，并能检测机床运动方式，尤其是多轴机床的空间运动轨迹的正确性检测。
仿真机床构建的过程就是将实际数控机床实体按照运动逻辑关系进行分解，并对各部件进行模型抽象成为较为简单的数学模型，然后按照各部件的逻辑结构关系进行“装配”，得到需要的仿真机床模型。在此基础上，可以进行简单的机床检测，如工作台的移动方式、A、C 轴的旋转运动方式等。
本课题选用沈阳FIDIAH664五轴立式铣床为模型进行仿真机床的构建。该机床的外观如图 4-3所示。其主要技术参数如图4-4所示。
图4-3 FIDIA H664五轴加工中心
图4-4 五轴机床基本技术参数
4.3.3 UG中建立主要的STL模型
Vericut中所建的模型有两种形式，一种是从UG生成STL模型来导入到Vericut，另一种就在Vericut中添加简单的模型。由于Vericut建模较为简单，无法建立复杂的模型，故本课题所采用的机床建模都采用UG中输出的STL文件模型。
首先，需要在UG中建立模型文件，并进行装配，方便在导入Vericut中直接构成机床组合，如图4-33所示为UG中建立好的机床模型文件并进行STL导出工作。之后就能在Vericut中导入其建立好的模型，但需要进行简单组合移动和必要的坐标系调整。
图4-33 UG中建立STL模型
Fidia HS664五轴机床建模如下图4-34所示，从左到右依次为Y轴的滑鞍，X轴的滑座，Z轴的滑枕，直联主轴，摇篮转台及底座。
图4-34 机床STL模型
4.3.4 建立机床组件树
根据五轴铣床的结构，可以抽象提炼出其主要机械结构包括床身基体、左右运动部件 X 轴、前后运动部件 Y 轴、上下运动部件 Z 轴、A轴C轴及主轴部件等几个部分。依据这一抽象结果及各部分之间的相互位置关系及运动关系，就可以建立该机床在 Vericut 中的组件树，形成机床的运动学模型。其具体操作步骤如下：
（1）定义部件结构树。并在各轴设定进给速度，加速度等参数。
① 定义部件：Base>Y>X>Z>主轴>刀具。
② 定义部件：Base>A>C>Attach>Stock>Design。
（2）添加部件模型到结构树并修改坐标系。
在Vericut中机床原点位置需要与UG中的WCS坐标相一致。而UG的编程原点要与Vericut中坐标系统相一致。否则加工仿真一定会错位，这一点十分重要。在Vericut中坐标系统可以设置多个，比如是用G54还是G55都可以通过工作偏置中的寄存器来设定。