第1章  数控加工仿真基础
1.1  VERICUT软件介绍
1.1.1  为什么需要数控加工仿真
随着制造技术的不断提高，现代制造技术逐渐向集成化方向发展。国际上许多大公司都在进行零件、刀具、夹具、机床三维参数化一体化研究及加工过程仿真、参数优化、加工程序优化研究。利用仿真加工，可以消除程序中的错误，如切伤工件、损坏夹具、折断刀具或碰撞机床；可以减少机床的加工时间，减少实际的切削验证，完美地完成第一个工件成为可能，并减少废品和重复工作；可以大幅度提高加工效率，改善加工质量，并降低生产成本，对现代制造业的发展具有重要意义。
随着零件结构越来越复杂，加工程序增多，加工周期变长，加工程序的好坏直接影响加工质量和生产效率。目前程序员编制数控程序时，一般采用手工编程和计算机辅助编程相结合，程序编制完成后，传输到数控机床进行加工。由于缺乏第三方软件对数控程序进行仿真验证，程序的安全性和正确性受到质疑，导致首件调试时间延长，加工效率降低。
数控仿真软件主要解决以下问题：
?	验证数控程序的正确性，减少零件首件调试风险，增加程序的可信度。
?	模拟数控机床的实际运动，检查潜在的碰撞错误，降低机床碰撞的风险。
?	优化程序，提高加工效率，延长刀具寿命。
1.1.2  VERICUT软件功能介绍
VERICUT是一款专为制造业设计的CNC数控机床加工仿真和优化软件。VERICUT取代了传统的切削实验部件方式，通过模拟整个机床加工过程和校验加工程序的准确性，来帮助用户清除编程错误和改进切削效率。VERICUT模块介绍见表1-1。
表1-1  VERICUT模块介绍
模    块	解    释
VERICUT Verification  	仿真、验证和分析3轴铣削、钻削、车削、车铣复合加工和线切割刀路
Machine Simulation	建立并仿真CNC机床及各种控制系统，检验机床干涉与碰撞
OptiPath	通过修改切削速度，优化刀路，实现高效切削
Multi-Axis	仿真与验证4轴与5轴铣削、钻削、车削和车铣复合加工
续表
模    块	解    释
AUTO-DIFF 	通过比较设计模型与VERICUT输出模型，进行过切和余量检查与设计实体自动比较过切
Advanced Machine Features 	增强VERICUT仿真高级加工功能的能力
Model Export	从VERICUT中输出各种格式的CAD模型
Machine Developer’s Kit	定制VERICUT功能，增强VERICUT仿真复杂机床的功能，用来解释复杂或不常用数据
CNC Machine Probing	模拟机床探测头操作，减少潜在错误，节省购买探测设备的成本
Inspection Sequence	快速准确地为用户提供零件加工过程中的各部位尺寸，并以PDG、TXT或HTML的格式输出，供各个部门引用
Customizer  	定制用户使用界面
EDM Die Sinking	模拟线切割和电火花加工
Mold & Die	模具行业专用模块。该模块集中了模具行业常用的VERICUT功能（3轴加工、线切割、电火花加工、AUTO-DIFF模块功能、优化模块功能），节约用户在软件上的投资
Cutter/Grinder Verification	磨削加工仿真
Cutter/Grinder Machine Simulation	磨床运动仿真
CAD/CAM接口	VERICUT和各种CAD/CAM软件的接口，包括：Pro/E-to-VERICUT、Unigraphics-to-VERICUT、CATIAV5-to-VERICUT、CATIA V4-to- VERICUT、WorkNC-to-VERICUT、Mastercam-to-VERICUT、EdgeCAM -to-VERICUT、Walter TDM等

VERICUT的如下6个模块能满足工厂目前的各项要求，这些模块分别是：验证模块、优化模块、机床仿真模块、多轴模块、AUTO-DIFF模块、接口模块。
1.1.2.1  验证模块（Verification Module） 
（1）功能概述
验证模块具有仿真和验证三轴铣和两轴车削所需的所有功能，这些功能包括编程的精确与否、快速移动时刀具是否碰到毛坯、走刀路径是否正确、与工装夹具是否发生碰撞、图纸或读图是否错误、刀具和刀柄是否与毛坯碰撞、CAD/CAM和后置处理器是否错误、按用户要求拟合刀具路径，以及生成新的G代码等。
（2）精确的错误检测及报告 
经过十几年的开发，VERICUT的错误检测已经非常精确了。错误会以用户所选的颜色显示出来，只需用鼠标单击错误处即可看到相关的刀具路径记录。所有错误都记录在一个结果文件中，用户可以在批处理模式下运行仿真功能并设置VERICUT将所有错误的瞬态记录下来。
（3）毛坯及刀具仿真 
可以在VERICUT中定义毛坯模型或从CAD系统输入毛坯模型。VERICUT可为多步或分阶段安装提供多个独立运动的毛坯模型。VERICUT可仿真多个同步运动的刀具，并带有一套完整的Ingersoll公司的刀库。如果所用刀具不在此刀库里，可以修正或自定义刀具。刀杆可被指定为刀具的“非切削”部分，用来检查碰撞。VERICUT支持凹面或非中心切削端铣刀，例如：硬质合金端铣刀，可以充分利用设备而无须担心由于错误的摆动损坏工件或切刀。 
（4）模型处理及分析 
可以平移、缩放、翻转及旋转切削模型。可在任何方向作剖面视图，查看原本无法看到的区域（例如钻孔的截面）。X-Caliper工具能提供详细的测量结果，如毛坯厚度、体积、深度、间隙、距离、角度、孔径、转角半径、刀痕间的残留高度等。
（5）用FastMill加速验证 
FastMill切削模式可用于快速处理大型NC程序，对模具制造商特别有用。利用FastMill可完全控制速度、精度和模型质量。 
（6）VERICUT支持绝大多数常用功能，例如：转轴转动中心、预知或三维刀具补偿、刀尖的编程和刀具长度补偿、主轴转动点编程、封闭循环和夹具偏置、变量、子程序和宏指令、循环或分支逻辑的使用，也可以灵活地修改控制系统。使用下拉列表框，将G代码字符和数字定义为逻辑“字/地址”格式，然后配置并调入模拟控制功能的CGTech执行宏指令。控制逻辑还支持有条件地改变字/地址解释方式的检查（块中的其他代码、当前变量值、机床状态等）。
（7）转换NC数据 
利用VERICUT可将后置NC程序（G代码程序或通用程序）转换成APT或其他格式。使用VERICUT，旧的或不兼容的NC程序可被循环利用或修正后在各类机床上运行。 
（8）模型转换工具
IGES转换器可用于将IGES模型转换为STL和VERICUT模型。输入铸件、夹具、夹装和设计模型，可以将IGES实体、曲面（纵倾的、NURBS、参数的、规则的）、曲线和矩阵实体转换为二进制或ASCII格式的STL和 VERICUT模型。输出模型的精度可以由人工控制。 
二进制APT-CL转换器可以读取不同类型的二进制CL文件并输出ASCII格式的“简单APT”译本。
曲面到实体利用将敞开的曲面投影到平面上的方法，从曲面的STL和VERICUT模型中创建实体模型。可以偏置曲面从而创建出材料的精确图像（如铸件或锻件）。特别是对模具/冲模非常有用，比如：一个用铸件加工大型压模的汽车公司，可以从“最终的”或精加工的表面创建实体。 
PolyFixTM（多样修正）可用于修复错误和不合理的曲面法线。当用户输入某一错误的STL或VERICUT文件时，PolyFix可以修复此文件并输出正确的STL模型。 
1.1.2.2  优化模块（OptiPath Module） 
优化模块可基于切削条件和需切削的材料量自动修正进给率。通过优化模块可大量节省加工零件的时间并提高车间生产率和利润率。
（1）引入优化模块
随着当前切削刀具、材料和刀具路径自动生成软件的发展，在刀具路径中对每一次切削使用合适的进给率就变得越来越重要了。但在确定和设置最佳进给率时会出现很多问题。错误的估计会导致切刀折断、夹具损坏或划伤零件。因此，通常只使用一种或两种保守的进给率，所选进给率是在考虑刀具寿命、周期时间和所能出现的最差切削条件之后确定的。当遇到切削材料的最大切削量或最恶劣的切削条件时，使用这些“最差条件”下的进给率非常适合。但是这种缓慢、难于控制的进给速度不但浪费时间、增加成本，还会在零件上的其他区域形成恶劣的切削条件。即使用户知道每次切削的最佳进给率，将它们插入刀具路径程序还是很费时间，而且容易出错。 
切削大量材料时，刀具进给率降低；切削少量材料时，进给率相应地提高。根据每部分需要切削的材料量的不同，优化模块可以自动计算并在需要的位置插入改进后的进给率。无须改变轨迹，优化模块即可为新的刀具路径更新进给率。 
（2）优化模块的工作原理 
优化模块可以读入NC刀具路径文件并把文件分为若干个小部分。在需要时，它可根据每部分切削材料量的不同，为每种切削条件指定最佳进给率。然后输出新的刀具路径，除进给率提高了之外，其余均与原来的路径相同而且不改变刀具轨迹，可为一系列预先设定好的机加工条件输入理想的进给率。优化模块会自动将它们与以下因素相结合，例如：机床性能（功率、主轴类型、快速横动速度、冷却液等）、夹具刚度、切削刀具类型（材料、设计、齿数、长度等）以确定每部分切削的最佳进给率。优化模块还考虑到了那些随刀具路径特性而定的因素（如切削深度、体积切削率、进给率、切削宽度、刀具磨损、切削角度等）。这个解决方法是自动生成的，能在程序输入到机床之前确定最佳进给率。它还可以利用NC程序员和机加工工人的专业经验来决定特殊切削条件下的最佳进给率。 
（3）优化库（The OptiPath Library）
可以在中心数据库中存储关于各种切削刀具、材料和切削条件的信息，例如进给率和表面速度。所有项目都以类型划分（不同切削刀具、CNC机床等）。由于每个人都可以从优化库中读取相同信息，因此它是一个非常好的工具，可以在不同的操作者、机床和班次之间达到更为一致的加工结果。这个库里包含了关于Ingersoll刀具公司生产的所有端铣刀和平面铣刀进给率和速度的信息，对确定用于特殊加工条件、刀具形状和工件材料的最佳进给率和速度非常有用。 
（4）优化使整个机加工过程受益
粗加工目的是尽快去掉多余的材料。在不断变化的切削条件下，优化模块会保证刀具以最大安全速度切入材料。优化模块在验证刀具路径的同时使用已知信息（每部分的切削材料量），从而确定刀具路径上每部分应切削的材料量并为其指定最佳进给率。进给率是根据NC程序员和/或机床操作员提供的信息确定的。例如：在铝制航空结构件的二维粗加工过程中，材料轴向切削深度保持不变，但每次切削的径向宽度却有很大的不同。优化模块可保证随时修正进给率以保持恒定的体积切削率。 
半精加工和精加工时当刀具铣削经过粗加工后留下的材料或经过近成品的工件成型面上时，切削抗力会变化很大。在此，优化模块会考虑刀具在何处切入材料，从而调节进给率以维持稳定的切削抗力。这将延长刀具寿命并得到更高质量的表面光洁度，尤其是在用球头端铣刀进行斜切或用小step-over（例如：在工具钢模具型腔中进行半精加工或精加工时）加工表面时非常关键。 
在高速机加工时，刀具切入材料的方式至关重要。进给率太低会产生磕碰声、振动和工件硬化。这将导致表面光洁度降低，刀具过早损坏。切削抗力过高会造成切削压力过大及不良的切削条件，从而引起刀具、主轴、夹具或机床的损坏。调节进给率以保持稳定的切削抗力或体积切削率，将有助于减少上述问题的出现，刀具制造商推荐使用此方法解决“切屑变薄”的问题。当进给率和主轴转速很高时，在只需切削少量材料的区域，用球头端铣刀以大的进给率和主轴转速进行高速精加工，优化效果非常好。也可优化主轴转速从而在刀的最大接触直径上保持恒定的表面速度。这依赖于机床的性能，持续的表面速度将优化有助于提高表面光洁度。如果是以最大进给率进行很浅的切削，则需要进行多次切削，通常效率很低，无法达到缩短生产时间的目的。用更大的切削深度效率会更高（比如0.500和0.100比较），但切刀可能会因负载过大而损坏或使机床超过额定功率。   
优化模块可以准确地测得每部分材料的切削量，并在负载过多的区域将进给率调低。这将防止刀具损坏并使机床不超出其额定功率。只要是条件允许的区域就保持同样高的进给率，这与每次只切削0.100的深度相比，切削效率更高，加工时间更短。
1.1.2.3  机床仿真模块（Machine Simulation Module） 
（1）仿真CNC机床 
机床仿真模块可帮助用户完成整个CNC机床的真实三维仿真，就如同车间实际生产一样，同时它还具有最精确的碰撞检测功能。本软件会检测所有机床零件如轴滑块、轴头、回转头、旋转工作台、主轴、刀具变换器、夹具、工件和切削刀具及其他用户定义对象之间碰撞和接近碰撞的情况。用户可以在零件周围设置一个“临近碰撞区域”来检测周围的临界碰撞状态，其中包括精选的机床范例。可以人为修改这些机床，这与车间的实际机床一样。  
（2）建立和修正CNC机床 
可以建立整个CNC机床和单个零件（机床轴类零件、旋转工作台、主轴、夹具、夹钳等）的模型。可以输入IGES、STL和VERICUT模型文件，并在VERICUT中定义块状、柱面或锥形模型。用组件树将模型组合在一起，组件树可以控制零件的连接方式，比如哪个零件安装在哪个零件上。组件树在一个固定的基准之上逐步建立其余的机床零件。如果夹有工件的夹具移动到了另一个位置，工件也随之移动。VERICUT支持铣、车类机加工操作，包括不同主轴和工件上的同步铣和车。用户可以在任何工件组合中以任何顺序成功地仿真铣/车加工操作，与机床主轴相连的所有机床零件均可自动跟随旋转。因此，当启动主轴时，不对称零件、夹具（如三爪卡盘）和不对称毛坯会变成“离心铸造”模式。车削操作可动态地更新铣削的毛坯，铣操作可更新车削的“旋转”毛坯。这将提供非常真实的仿真和碰撞检测。此程序支持大多数CNC控制车削和螺纹车削操作过程和复杂的刀具结构，包括刀具转换器、转塔、分度头等。用户也可以仿真辅助设备（如尾杆、固定支架、零件稳定装置和拉杆等），甚至可以仿真工件被转移到捡出器或辅助轴的自动传输过程。 
1.1.2.4  多轴模块（Multi-Axis Module）
随着零件和机加工操作变得越来越复杂，出现错误的机会也随之增加。设计加工操作时不要拿刀具路径的精度、零件质量和机床及机械工人的安全去冒险。对于铣加工，铣刀定位对4轴和5轴铣来说是至关重要的，这更增加了进行精确NC刀具路径验证的重要性。多轴模块可以仿真和验证4轴和5轴铣或镗的加工过程。对于车加工，多轴模块可仿真并验证多个刀具的4轴同步（混合）的车削操作。VERICUT使用独有的高精度车削成形技术，当启动主轴时，它可以自动地带动所有与车床主轴相连的机床组件（如夹具、夹钳和卡盘）及工件一起旋转。 
1.1.2.5  AUTO-DIFF模块
当准备开始加工零件时，零件的设计已经过许多人、部门、公司和CAD/CAM系统的修改了，到最后已很难判断刀具路径是否准确地反映了设计者的真实意图。而如果使用AUTO-DIFF模块，用户就可以做到心中有数。它能把设计模型和“与实际加工一样的”模型作比较，从而检测出擦伤和残余材料。AUTO-DIFF模块支持大部分CAD/CAM系统的实体模型，可以把一个表面、一组表面或一个实体模型的外壳与被仿真零件进行比较。当无法使用实体或表面数据时，可以用从CMM或手工方法得出的三维点来检测错误或超出公差范围的情况。AUTO-DIFF模块的交互式擦伤检测功能是通过将设计模型嵌入毛坯材料中实现的。如果刀具切入到嵌入的设计模型中，VERICUT会突出显示擦伤并记录下错误。为了更容易地辨别出擦伤、碰撞或残余的材料，可以为设计模型、毛坯和错误指定不同的颜色。用模型输出模块，可以输出AUTO-DIFF结果作为IGES表面模型。
1.1.2.6  接口模块 
可以从UG、CATIA、Pro/E等所有流行之编程软件的加工模块里直接调用VERICUT进行仿真和优化，减少操作步骤和中间格式的图形数据。并且此模块支持手工编制的程序。
1.1.3  VERICUT软件的优势和特色
VERICUT软件具有以下优势和特色：
（1）不仅可以模拟各种软件生成的刀位文件，而且可以模拟各种软件生成的G、M代码，可以支持手工编辑、修改的程序，还可以支持子程序的嵌套。
（2）VERICUT经历了19年的发展，已经积累和开发好了大量的控制系统库，可以支持国内外各种各样的控制系统。这样就做到了实际的切削运动仿真，是真正控制系统驱动的运动仿真。
（3）可以对镶嵌式刀片造成的过切进行精确分析，可以完全方便地转换夹具，在程序执行过程中就实现夹具的自动切换，准确检查刀柄、主轴与材料、夹具的碰撞。
（4）实际加工时，工件在工作台上的放置是随机的，有一定的偏差，机床可以自动补偿来加工。无论放在工作台的什么位置，VERICUT都可以像实际机床一样，自动计算其位置的动态偏置，正确加工出产品。
（5）在模拟G、M代码时，VERICUT保留了其加工的特征，还可以把过程模型输出为IGES文件、STL文件和STEP文件。
（6）在加工仿真的任意阶段，加工特征都可以保存下来，可以任意转换到别的机床、调用别的程序、更换不同的刀具，继续模拟加工。
（7）VERICUT可以输出加工模型的工艺参数表格，以利于质量检验或工艺方案的编排。
（8）VERICUT可以实现机床附件的运动仿真，根据不同的机床结构、换刀位置，支持各个运动轴的运动仿真。子系统的同步运动仿真功能强大，32个子系统可以同时仿真。
（9）可以方便地添加刀具的半径、长度补偿，任意地设置变量，动态显示变量的数值，以方便对程序的验证。刀补等参数可以直接在刀具中添加，不需要在仿真时单独输入。
（10）VERICUT可以模拟工件在不同机床上的整个加工流程。在不同机床上加工的流程可以在同一个项目结构中设定。这样，一个完整零件在不同机床上的加工过程，可以一次性仿真出来。不同的机床，可以调用不同控制系统，即控制系统可以绑定在相应的机床上，不需要以后再重复调用。
（11）VERICUT的程序优化功能是完整的，应用了各种方法对程序进行优化，比如应用固定体积切削率、固定切削碎片的厚度等，在机床运动的各个阶段都考虑优化。优化库不是以单独的菜单出现，而是集成到刀具库中，这样刀具就自带了切削参数，可以根据实际切削的条件，调用相关的优化参数。
（12）VERICUT可以测量加工仿真的结果模型，很多常用的参数都可以进行测量，并且多次测量的结果可以同时显示，还可将结果进行保存。
（13）发生碰撞或者过切以后造成的材料去除，新版本用红色材料保留下来，当新的碰撞或过切发生时，可以继续检测，这样不会漏掉错误。
（14）不仅是3轴加工，对于5轴加工，同样支持最短刀具长度的预测，并且自动修正不合理的刀具长度。
（15）支持所有的复杂旋转成型刀具，增加了对刀柄旋转的控制功能。
（16）颜色管理功能也得到了很大的加强，同一把刀具进给速度不同时，可以使用不同的颜色来显示，可以很直观地看到切削的进给状况。
（17）支持对主轴运动的检查功能，如旋转方向、转速等参数的检查。
（18）具有与UG无缝的几何模型、刀具、程序信息传递接口。
 
1.1.4  VERICUT软件与CAM软件的区别 
VERICUT是仿真加工软件，不能生成程序，但可以模拟G代码程序，包括子程序、宏程序、循环、跳转、变量等；一般CAM软件只是模拟刀轨或中间文件。此外，VERICUT软件能仿真机床加工，进行碰撞检查，仿真后能对切削模型尺寸分析，还能对切削速度进行优化，并输出仿真结果模型，以及生成工艺文件报表，这些都是一般CAM软件所不能完成的。
1.2  VERICUT软件的安装
1.2.1  安装软件
软件安装的具体操作步骤如下：
（1）把VERICUT安装盘放入主机的光驱中，执行光盘里的install.exe文件，打开VERICUT软件安装界面，如图1-1所示。
（2）如图1-2所示选择安装语言，这里选择“简体中文”，单击OK按钮，弹出“简介”窗口，如图1-3所示。
（3）单击“下一步”按钮，系统弹出“许可协议”窗口，如图1-4所示，选择“本人接受许可协议条款”单选按钮。
（4）单击“下一步”按钮，系统弹出“选择安装文件夹”窗口，设置VERICUT 7.0软件安装的文件目录（用户可自定义安装路径）如图1-5所示。
（5）单击“下一步”按钮，系统弹出“选择安装集”窗口，如图1-6所示选择“完全安装”（Full）选项：包括VERICUT产品、license服务器、帮助文件、自带的案例和练习文件等。
（6）单击“下一步”按钮，系统弹出VERICUT Platform Setup窗口（1），如图1-7所示选择要安装的Windows平台：32位或是64位，目前大部分用户为32位。
          
图1-1  安装VERICUT软件                      图1-2  选择语言
 
 
图1-3  “简介”窗口
 
图1-4  “许可协议”窗口
 
图1-5  “选择安装文件夹”窗口
 
 
图1-6  “选择安装集”窗口
 
图1-7  VERICUT Platform Setup窗口（1）
（7）单击“下一步”按钮，系统弹出如图1-8所示VERICUT Platform Setup窗口（2），选择桌面上显示的快捷图标，这里选择VERICUT即可。
 
图1-8  VERICUT Platform Setup窗口（2）
（8）单击“下一步”按钮，系统弹出License Server Name窗口，选择要安装到的服务器的IP地址或者服务器计算机名，如图1-9所示。
 
图1-9  License Server Name窗口
（9）单击“下一步”按钮，系统弹出VERICUT Default Units窗口，选中Millimeter单选按钮，设定VERICUT的单位为“毫米”，如图1-10所示。
 
图1-10  VERICUT Default Units窗口
（10）单击“下一步”按钮，系统弹出“预安装摘要”窗口，显示安装软件的名称、目录、内容、硬盘空间要求的信息等，如图1-11所示。
（11）单击“安装”按钮，系统弹出“正在安装CGTech VERICUT 7.0”窗口，显示软件的安装过程，此时单击“取消”按钮可以退出安装环境，如图1-12所示。
（12）单击“下一步”按钮，完成VERICUT 7.0软件安装，如图1-13所示。
（13）单击“完成”按钮，确认VERICUT 7.0软件安装完成，如图1-14所示。
1.2.2  配置license许可
（1）在“安装盘:\cgtech70\windows\license”目录下双击setup_license_service.bat或者在Windows桌面上选择开始>程序>CGTech VERICUT 7.0命令，如图1-15所示；在License Server Only（64）子菜单下选择Configure License & Setup Server命令，弹出如图1-16所示的窗口。
 
图1-11  “预安装摘要”窗口
 
图1-12  “正在安装CGTech VERICUT 7.0”窗口
 
图1-13  Install Complete窗口
 
 
图1-14  “安装完毕”窗口
 
图1-15  选择license许可配置选项
 
图1-16  license许可配置窗口（1）
（2）按任意键弹出如图1-17所示的窗口时，将license许可拖入或拷贝到该空白窗口。
 
图1-17  license许可配置窗口（2）
（3）继续根据提示，按任意键，等待30秒（窗口提示）出现如图1-18所示窗口时（所有软件模块加载完毕），按任意键结束。
 
图1-18  license许可配置窗口（3）
（4）打开如图1-19所示窗口，配置license许可完成。
 
图1-19  配置license许可完成
 
1.3  VERICUT软件工作界面
VERICUT 7.0软件具有Windows风格的工作界面，包含标准的标题栏、菜单栏、工具栏、图形窗口和进程工具条等，进程工具条又包含信息区、动画速度滑尺、指示灯、进程条、仿真控制按钮等，如图1-20所示。
 
图1-20  VERICUT 7.0软件工作界面
1.3.1  标题栏
标题栏用于显示VERICUT软件名称和当前文件名称，如图1-21所示。
 
图1-21  标题栏
1.3.2  菜单栏
菜单栏为标准的下拉式主菜单，包含 VERICUT软件中的所有命令，如图1-22所示为“视图”菜单栏。
 
 
图1-22  “视图”菜单栏
1.3.3  工具栏
工具栏提供快捷访问VERICUT软件中的命令。如要关闭工具栏，可单击工具栏中的 按钮，如图1-23所示。工具栏的图标解释见表1-2。
 
图1-23  工具栏
表1-2  工具栏的图标解释
工具栏图标	工 具 栏 名	功    能
 	Close	关闭工具栏（Close Project）
 	File	?	打开项目（Open Project）
?	保存/另存为项目（Save Project/Save Project As）
?	新建项目（New Project）
?	打开过程文件（Open In Process File）
?	保存/另存为过程文件（Save In-Process/Save In-Process As）
?	工作目录（Working Directory）
?	编辑数控程序（Edit NC Program）
?	自定义接口（Custom Interface）
 
Simulation Settings	?	APT设定（APT Settings）
?	没有动画（No Animation）
?	没有机床仿真（No Machine Simulation）
?	自动保存（Auto Save）
续表
工具栏图标	工 具 栏 名	功    能
 
Project	?	保存/另存为机床文件（Save Machine/Save Machine As）
?	保存/另存为控制文件（Save Control/Save Control As）
?	打开刀具库（Tool）
?	输出设置
?	创建一个工位方案
?	项目树（Project Tree）
  
Configuration	?	保存/另存为机床文件（Save Machine/Save Machine As）
?	保存/另存为控制文件（Save Control/Save Control As）
?	机床设定（Machine Settings）
?	字格式（Word Format）
?	字地址（Word Address）
?	控制设定（Control Settings）
?	高级控制（Control Advanced Options）
 	Static View	?	缩放框（Zoom to Box/Zoom Creates New View）
?	放大（Zoom In）
?	缩小（Zoom Out）
?	合适显示（Fit/Fit All）
?	精化显示（Refine Display）
?	最后的精化显示（Last Refine Display）
?	反转显示（Reverse）
 
Cut Options	?	优化（OptiPath）
?	标准/快速铣削方式（Standard/FastMill Cut Modes）
?	删除分开的毛坯（Delete Detached Stock）
?	手工数据输入（MDI）
 	Dynamic View	?	动态X/Y/Z/XY旋转（Dynamic X/Y/Z/XY Rotation）
?	动态平移（Dynamic Pan）
?	动态缩放（Dynamic Zoom）
 	Analysis	?	自动对比（AUTO-DIFF）
?	X-测量（X-Caliper）
?	数控程序检查（Toolpath Review）
?	检查（Inspection）
?	比较测量器（Comparator）
  	Display	?	工件视图（Workpiece View）
?	机床/切削模型视图（Machine/Cut Stock View）
?	渲染模式（Draw Shaded）
?	线框模型（Draw Lines）
续表
工具栏图标	工 具 栏 名	功    能
  	Display	?	混合模式（Draw Mixed）
?	打开截面窗口（Section）
?	半透明显示（Translucent）
?	颜色（Color）
 	Info	?	查看数控程序（View NC Program）
?	查看状态参数（Status）
?	图表（Graphs）
?	VERICUT日志（VERICUT Log）
?	清空日志文件和日志（Clear Log File and Logger）
 	Images	?	图像录制（Image Record）
?	图像回放（Image Playback/AVI Playback）
?	捕捉视图（View Capture）
?	打印视图（Print View）
 	View Layout	?	单视图显示（Single View Layout） 
?	双视图水平显示（Two View Layout）
?	双视图垂直显示（Two View Layout）
?	三视图垂直显示（Three View Layout）
?	三视图水平显示（Three View Layout）
?	四视图显示（Four View Layout）
1.3.4  图形窗口
图形窗口以图形方式显示仿真加工过程中的工件、机床、夹具、刀具等的状态，如图1-24所示。
 
图1-24  图形窗口
 
1.3.5  信息区
信息区显示VERICUT软件在仿真过程中所提供的错误、警告等信息，单击该区域可查看以往的信息，如图1-25所示。
 
图1-25  信息区
1.3.6  动画速度滑尺
动画速度滑尺用于控制仿真毛坯材料去除的动画速度，移动滑尺到左边可以减慢动画速度，增加了在仿真毛坯材料去除时刀具动画显示时间；移动滑尺到右边则减少在仿真毛坯材料去除时刀具动画显示时间。动画速度滑尺有3种显示方式，如图1-26所示。
         
图1-26  动画速度滑尺
1.3.7  指示灯
指示灯（BUSY）表示加工仿真的工作状态、 表示优化刀位轨迹的工作状态，颜色为鲜红时，表示系统正在工作，如图1-27所示。
 
图1-27  指示灯
1.3.8  进程条
进程条用来显示加工仿真、优化刀位轨迹时工作的进程，如图1-28所示。
 
图1-28  进程条
 
1.3.9  仿真控制按钮
仿真控制按钮用来开始、停止或重新开始仿真零件加工，仿真控制按钮解释参见表1-3。
表1-3  仿真控制按钮解释
按    钮	解    释
 
单击可以开始进行刀具轨迹仿真
 
单步仿真加工，单击一次仅处理一行程序，便于用户手动观察程序的运行过程
 	立即停止VERICUT仿真加工，当单行没有结束时， 指示灯为黄色，当单行执行结束时， 指示灯为绿色

 
重新返回最后执行的程序开头
 
用于复位或准备重新开始刀具轨迹的仿真
1.3.10  快捷菜单
快捷菜单是一种弹出式菜单，在单击鼠标右键时弹出，最常见的快捷菜单是在图形窗口单击鼠标右键弹出的快捷菜单，包含视图类型、视图选择、模型定义、坐标轴设定等命令，如图1-29所示。
 
图1-29  快捷菜单
1.3.11  定制用户工作界面
VERICUT软件允许根据用户的需求使用VERICUT的不同特征定制工作界面，通过使用嵌入式（dockable）对话框定制用户工作界面，定制的工作界面可以是简单的或是复杂的。简单的工作界面如图1-30所示，复杂的工作界面如图1-31所示。所有的嵌入式窗口在窗口的左侧有一个点划线标记，这个点划线用于区分使用的是嵌入式窗口还是非嵌入式窗口。
 
   
图1-30  简单的工作界面                        图1-31  复杂的工作界面
1.4  VERICUT文件类型
VERICUT系统中可应用多种文件类型，常用类型包括项目文件、刀位轨迹文件、机床文件、控制系统文件、日志文件、结果文件等，并且VERICUT系统特别提供了库文件和示例文件。这些文件用来设置VERICUT进行加工仿真、监控校验，以及保存校验结果、优化刀位轨迹等信息。熟悉各种文件类型能更有效地使用VERICUT，获得最多机床加工仿真的信息。
VERICUT系统自身用于仿真刀具轨迹和机床运动的文件可分为库（Library）文件和样本（Sample）文件两大类。
1.4.1  库文件
库文件是用于设置VERICUT仿真刀位轨迹和机床运动的文件。它存在于每种设置中，包括以下几种文件。
1.4.1.1  缺省文件
由VERICUT系统默认打开的文件。该文件被设置为当单击 按钮时执行简短的切削仿真，系统中提供英制环境的VERICUT.VCProject文件和公制环境的VERICUTm.VCProject文件。
1.4.1.2  初始化文件
当新建文件时，系统所打开的初始化文件。系统中提供英制环境的init.VCProject文件和公制环境的initm.VCProject文件。
 
1.4.1.3  机床和控制文件
VERICUT提供了近百种设置的典型数控机床和数控系统控制文件，可以在其上进行G代码刀位轨迹的加工仿真。
1.4.2  样本文件（Sample Files）
VERICUT提供了演示其功能的样本文件，用于说明其功能特色以及如何解决特殊NC加工问题。在安装VERICUT系统时，可以选择安装这些文件，通常安装在Sample目录下，用户可以找到系统提供的部分样本文件。这些样本文件的资料可以在帮助库（CGTech Help Library）的演示文件（Sample-Demo Files）中找到。
1.5  VERICUT的坐标系
VERICUT中所使用的坐标系是右手直角坐标系，利用坐标系可以确定组件模型及其相互关系、定义NC机床并确定刀位轨迹方位，以便正确切削仿真等。根据使用的需要，VERICUT可以有多个坐标系。每个组件都有自己的坐标系，称为组件坐标系；每个模型也有自己的坐标系，称为模型坐标系。此外，还有机床坐标系、工件坐标系，用户也可以自定义用户坐标系。
1.6  视    图
观察切削仿真视角的灵活性是VERICUT用户界面的强大优势之一，用户能从任何距离、任何方向、任意多的视图方位观察切削仿真。在系统主菜单中，单击视图并选择相应命令，可设置视图显示的数目、每个视图的方位（角度和距离）、每个视图的属性（包括选择视图工件、机床或机床/切削毛坯，以及图形显示的模式、光源、背景等），并可定义和保存剖面视图。
1.7  公 差 属 性
“公差属性”对话框里的参数用于设置模拟公差，其中公差值的大小可以控制切削模型、模拟圆弧运动和内插运动的精度，还可以在该对话框里设置是否生成错误报告，控制圆柱、圆锥和其他回转体的几何精度，同时还可以控制刀具组件的碰撞检查。
当机床进行样条插补、圆弧插补和螺旋插补时，插补公差值用来控制与中间位置的偏差。
最小出错体积值是在生成错误报告时，快速走刀去除的材料或刀柄碰撞材料的最小体积。如果错误的运动轨迹去除的材料体积比这个值小，则在错误报告中不会报错，并且错误数目也不会计数。然而，不管有没有设置这个参数，快速走刀和刀柄去除的材料即使体积很小，也会高亮显示，且通常为红色。因此，如果快速走刀或刀柄去除的材料体积比最小报错值小，虽然会显示红色，但是不会在错误文件里生成错误报告。
最小报错值是以立方为单位的，比如立方英寸或立方毫米。使用这个设置可以减少在VERICUT的错误报告中生成一些不必要的报错。如果其默认值为“0”，则所有的快速走刀和刀柄与毛坯的碰撞都会生成报错。
模型公差用来控制VERICUT的显示精度。对于回转体的模型（圆柱、圆锥）和回转轮廓等，IGES文件创建的回转车削模型，在机床视图里圆柱类的刀具组件，这些模型的显示精度都会受到该参数的影响。
机床模型或夹具上模型上的圆柱类组件的碰撞检查的精度受该参数的影响则比较小。
切削公差值设定了VERICUT的切削模型的精度。The Base Cut Tolerance下的两个选项确定通过何种方式来确定切削模型的精度。切削公差的值给的越大，仿真速度和其他各种操作的速度就会越快，并且会占用比较少的内存，切削模型的精度就会很低；反之，则切削模型的精度就会越高，仿真速度越慢，并且占用的内存比较多。
切削公差还会影响到自动比对、模型输出和刀轨优化的精度和速度。小的切削公差提供的结果要精确得多，但需花费更长的时间。这个参数还影响到VERICUT检测比较小的刀柄碰撞和快速走刀错误的能力，还会影响到动态旋转、平移和放大缩小的速度，在工件毛坯视图中优化图像的速度也会受到影响。需要注意的是，当一个项目里的第一个设置被激活时才能使用这个选项，以后的设置中，这个选项就会变成灰色（不可用）。
切削公差根据这个参数控制着VERICUT怎样使用切削公差来设置切削模型的公差，是在刀具尺寸上还是在毛坯尺寸上。
当选中刀具尺寸时，VERICUT会扫描所有的刀轨，并分析NC程序使用的所有刀具的几何外形，切削公差值会被认为是刀具最大轮廓（如直径、底齿）的弦长偏差。为了使用当前NC程序中的刀具正确产生切削特征，VERICUT根据切削公差值计算最小的弦长或刀具切削刃来生成切削模型的精度。当需要比较快的仿真速度时，推荐使用这种方式，这在VERICUT里是默认的。
当选中毛坯尺寸时，VERICUT会直接根据切削公差值来设定切削模型的公差，而不是去扫描程序使用的刀具。这个值是VERICUT可以检测到的最小切削特征的尺寸，可以是任何一个方向测量的切除的材料尺寸值。因此，在任何一个方向的切削深度都应该比这个值大。
 
1.8  项  目  树
1.8.1  项目树介绍
VERICUT项目包含了仿真项目的所有工序和每个工序设置的信息。一个项目能包含一个或多个工序，VERICUT从项目树的顶部依次为仿真处理活动的工序，所有的项目被保存在项目文件中，项目文件后缀名为.vcproject。VERICUT项目树窗口的顶端有4个图标，分别用来控制被拾取的对象是否用于项目树、项目树中的显示内容、显示机床结构和项目树的关闭，每个图标的功能如下：
?	 ：激活时用于跟踪和拾取显示对象，关闭则不拾取对象，如图1-32所示。
?	 ：设置。应用这个图标可以显示设置菜单，当图标被激活时，被选择项的设置菜单会显示在项目树下面，如图1-33所示。
?	 ：显示机床的结构。应用这个图标可以显示机床的组成结构，当图标被激活时，所用机床的结构树就会显示在项目树中，如图1-34所示。
?	 ：关闭。应用这个图标，可以实现项目树的关闭。
               
图1-33  设置菜单被显示             图1-34  机床结构树被显示
VERICUT项目以树状结构显示可包含一个或多个工序，每个项目以前弹出的对话框现在都嵌套在项目树窗口中，使用项目树可以完全配置一个项目，每个分支的配置界面都在项目树中，每次操作更加简捷和迅速，如“确定”、“应用”、“取消”等按钮操作。
一个工序的项目树如图1-35所示，这是一个新建项目，它只包含一个工序，也就被默认为是当前工序，显示为粗体文本，其中很多项都是红色，说明它们没有被定义。包含多个工序的项目树如图1-36所示，项目树的每个工序设置有自己的分支，分支包含每个工序的机床、控制系统、夹具、加工刀具、数控程序、G代码设置等。
           
图1-35  一个工序的项目树           图1-36  多个工序的项目树
VERICUT项目包含多个工序时，模拟过程中切削毛料将自动从一个工序转移到下一个工序。
1.8.2  项目树的配置
1.8.2.1  项目配置
“项目配置”选项窗口用于定义包含一个或多个工序的项目的刀具轨迹仿真的设置，如图1-37所示。
“开始在”用于指定切削仿真开始的行或者刀轨记录。VERICUT快速从数控程序的开头运行到指定行，同时在内部处理中间的刀轨记录来存储当前进给速度、主轴转速、冷却液、刀具描述以及刀具位置的值。
“停止在”是为停止刀轨仿真处理提供选项。当可用时，在这个功能旁边的区域输入支持的“停止于”文本或者值。文本的输入不区分大小写。
“最大错误处停止”/“最大警报处停止”——错误（或警报）的数目，一旦达到所设定的数值，就停止刀轨处理。使用该操作时，要指定“开”并且设定最大错误/最大警报值。
“增加新工位”表示在当前工位之后添加一个新工位，所有当前工位中的设置被复制到新工位中，一旦增加了新工位，它就变为当前工位。
“输入工位”表示从一个V7.0以前版本的用户文件或者从一个V7.0的项目文件中复制一个工位并将其添加到当前工位之后。
1.8.2.2  工位配置
“工位配置”选项窗口用于定义一个工序的的刀具轨迹仿真的设置，工位配置如图1-38所示。图1-39所示为“运动”选项设置，图1-40所示为“G-代码”选项设置。
 
图1-38  工位配置
             
图1-39  “运动”选项设置              图1-40  “G-代码”选项设置
（1）“运动”选项
?	“快速进给”用于定义进给速度的极限，超过这个速度时材料去除是不安全的（如导致刀具损坏、机床出错或者零件损毁），在这种条件下材料去除渐变为代表错误的颜色（代表色为红色）并且出现“快速进给速度错误”的报告。
?	“刷新率”用于设定刷新率，在更新显示时刀具运动将被有规律地跳过。输入“0”时显示每个刀具运动。因为显示不必连续更新，这样可以通过忽略切削来提高演示速度，但切削模型是不受影响的。
?	“钻孔循环”用于控制何时以及如何仿真封闭式刀具轴循环（如：G8n，“循环”）。
?	“最小运动距离”/“最大运动距离”用于指定最小值和最大值，定义动态速度滑动条的范围。
?	当选中“没有动态”复选框时，图形显示将不会更新，直到处理完成或者停止处理，此时切削模型以最终形态或者处理停止时的形态出现，这样做能够减少处理时间。
?	当选中“刀具主轴始终是开的”复选框时，VERICUT将假定主轴总是开的并且将不检查主轴状态（开/关）或者输出涉及到关闭主轴的切削的错误信息。
?	当选中“检查主轴方向”复选框时，VERICUT检查相对于刀具的有效方向的主轴方向。
?	当选中“检查切削极限”复选框时，使VERICUT在仿真过程中进行超程检查。切削极限值通过配置菜单，在机床设定窗口中进行设置。 
?	当选中“快速铣削方式”复选框时，在快速铣削模式下处理刀轨。也可以使用工具栏中的“快速铣削”图标 转到快速铣削模式。
“忽略过切”功能只有当快速铣削被时才激活。此时VERICUT对每个运动都不进行过切检查。不选中时，VERICUT处理每个动作都进行过切情况检查。
（2）“G-代码”选项
?	“编程方法”用于描述刀具和由刀轨文件运动指令驱动的目标之间的关系，包括以下选项：
?	“刀尖”用于描述刀尖位置（刀尖的中心）的XYZ值。
?	“装夹长度”用于描述基准点位置的XYZ值。基准点通常位于主轴面，位于刀具中心线与机床基准线的交线。基准长度值必须使用刀具信息中的装夹距离值，或者在刀具表中进行设定。
?	“刀长补偿”通过补偿器（如G43ZnHn）描述相对于程序原点的刀尖位置的XYZ值，取消相对于机床基准点位置的XYZ值。使用程序原点表来创建原点，VERICUT自动计算“H”偏移值，或者在刀长补偿表中输入值。
?	当选中“径向刀具补偿”时，提供半径补偿或者CDC偏置到编制的刀轨中。包括选项：关表示在数控程序文件中忽视CDC相关指令。开（默认为“0”）表示在数控程序文件中处理CDC相关指令，如果没有指定补偿值则默认为0。开（默认“全半径”）表示在数控程序文件中处理CDC相关指令。如果没有指定补偿值则默认为刀具半径全长（当以CDC偏置形式仿真时，刀轨不能进行优化）。
1.8.2.3  数控机床配置
配置数控机床为当前工位，选择机床文件 和控制文件 ，或者实现机床文件 和控制文件 的保存和另存为，如图1-41所示。
 
 
图1-41  配置数控机床
1.8.2.4  组件配置
组件配置用于定义组件的属性以及如何操作组件，如图1-42所示。
?	“组件”选项用于选择不同的组件类型。
?	“移动”选项的主要作用是由指定“从”和“到”的点来移动被选择目标。
?	“旋转”选项的主要作用是绕一个旋转中心点来旋转被选择目标。
?	“组合”选项的主要作用是通过把目标与其他目标组合（配合或者对齐）来移动它。目标通过与其他模型上的表面相交或者对齐1～3个平面来配合。如果非平面被选中，则VERICUT在采集点上创建一个相切平面。平面之间相交或者对准即为“约束”，在目标移动过程中指定怎样约束选中的面。在选择两个面定义约束之后，VERICUT移动这个目标并且高亮显示带标记的适合约束。它有配对和排列2个选项：“配对”用于移动目标使选中的面与第二个目标上选中的面相对（表面法线相反），“排列”用于移动目标使选中的面同第二个目标上选中的面对齐（表面法线在同一个方向）。
?	“矩阵”选项的主要作用是由一个12位参数变换矩阵来移动被选择的目标。
?	“坐标系”选项的主要作用是能够把被选择组件/模型从一个坐标系移动到另一个坐标系。
1.8.2.5  碰撞检测
碰撞检测的功能是控制何时检查机床组件之间的干涉，哪个组件被保护，以及用来检查干涉的公差。碰撞组件用红色（错误颜色）高亮显示，并且错误被发给日志文件确定干涉导致的块和机床组件。行程极限的功能用于定义每个机床轴可以移动的范围，并且控制何时检查行程限制错误。超行程错误导致违规机床组件染成超行程颜色并且错误被输出到日志文件以确定问题组件。
1.8.2.6  坐标系统
CSYS坐标系统主要用于在APT-CLS刀轨或G-代码与工件之间找一个恰当的关系。利用用户定义的CSYS坐标系可以定义剖面或集中测量数据，已激活的CSYS坐标系也可应用于X-测量规的测量、剖面值、刀具运动轨迹（除了在刀轨列表中已经定义了方向的刀轨）。CSYS坐标系的设置如图1-43所示。
 
图1-43  CSYS坐标系的设置
1.8.2.7  G代码偏置
G代码偏置用于设定数控程序加工基准、程序零点、机床初始化位置以及换刀位置等。G代码偏置的设置如图1-44所示。
 
图1-44  G代码偏置的设置
1.8.2.8  刀具配置
配置刀具用于控制VERICUT如何接收切削刀具的描述。刀具的设置如图1-45所示。
 
 
图1-45  刀具的设置
1.9  用VERICUT仿真加工工作过程
在VERICUT中进行仿真加工具体操作如下，工作流程如图1-46所示。
 
图1-46  仿真加工工作流程图
（1）打开数控加工程序仿真软件，建立VERICUT仿真文件。
（2）在VERICUT项目树中选择机床，为进行机床模拟配置加工设备，设置数控机床的初始位置、坐标轴的运动极限和碰撞检查设置。
（3）在VERICUT项目树中选择控制系统，为模拟G代码运动配置数控控制系统，并进行控制系统的设置。
（4）在VERICUT项目树中添加加工所需刀具库，确定仿真用的每把刀具的类型、刀具直径、长度等参数，定义刀具装夹点和刀尖点。
（5）在VERICUT项目树中调入工件模型、毛坯模型、夹具等。
（6）在VERICUT项目树中进行基础设定（预先设定数控程序加工基准（G54～G57）、刀具半径补偿、长度补偿等，以及机床初始化位置、换刀位置等）。
（7）在VERICUT项目树中调入仿真的加工编程软件或手工编写的数控程序文件。
（8）在VERICUT系统中进行仿真加工。
（9）仿真结果比较检查。根据仿真的结果，利用 VERICUT的自动比较功能，分析过切或者残留。
① 过切检查，快速定位过切部位以便修改程序。设置过切余量及过切时的显示方式，经过仿真后即可显示过切的零件部位、过切的大小、过切的深度及过切时刀具所在程序段的位置。
② 干涉检查，根据仿真后的干涉情况，调整程序、夹具及装夹位置，避免与机床、夹具等发生干涉、碰撞，提高加工过程的可靠性，减少损失。
（10）将仿真正确的数控程序用于现场加工，获得合格的加工零件。