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Vericut在少齿转子四轴精铣的加工仿真中的应用

一、Vericm；cut的工作流程

Vericut是美国CGTech公司开发的一款集数控加工仿真、干涉校验、工时工况分析、代码环保厕所优化等多种功能于一体的软件。该系统可以以虚拟现实的方式建立数控机床、刀具、夹具和毛坯模型，在刀位数据或NC代码的驱动下模仿金属切削加工中走刀轨迹和材料被切除的过程，使用户以直观的方式对工艺规划的合理性进行评估，对是否存在干涉进行校验，并优化走刀轨迹和NC代码。Vericut的工作流程如图1所示。

图1 Vericut的加工仿真流程

二、少齿转子的特点和编程方法

1.转子的特点

在油量计、气量计或塑料机械进给机构中，广泛使用一种螺旋齿轮。该齿轮的特点是模数较大，且属于非标准模数。若采用齿轮滚刀加工，为减小根切，必须采用特定的工艺方法才可生产出合格产品。另一方面，它的齿数较少（常为3齿或4齿），故精加工时采用铣削方法生产，其效率和精度均是可以接受的。例如，图2是一转子齿轮，它是由4齿渐开线剖面绕z轴作螺旋运动而形成的。该剖面由齿顶圆、渐开线和摆线连接而成，其外形如大石桥图2所示。齿轮参数列于表1，齿面粗糙度Ra为1.6。

表1 转子齿轮参数

图2 转子齿轮

2.转子的NC编程方法

由转子的形成过程可知，该工件应采用四轴加工：工件沿z轴负方向作匀速进给，同时绕z轴作匀速旋转运动，这样刀具在空间切削出一条螺旋线；每完成一个切削行程，工件快速复位，然后刀具在xOy平面上作渐开线插补运动（x、y联动），再进行第二个行程。反复执行该过程，直到整个齿面铣削完毕。这实质上仍是展成法加工。

转子NC编程时的已知条件为：（1）转子端面轮廓线。设计者通常把该轮廓离散为上千个数据点给NC编程者。（2实验机主体应使用框式水平仪或借用附件中的线锤在相互垂直的两个方向校订立柱的垂直度）转子的齿数、模润滑轴承数、压力角、螺旋角、导程等参数。编程的具体方法如下：

（1）将端面轮廓点拟合成为光滑曲线，如图3a 所示。

图3 转子数据处理与建模

（2）建立转子的三维模型，如图3b所示。建模方法有很多，可在P传真机ro/ENGINEER、AlphaCAM等平台上建立。建模时，轮廓线上任一点P(xi, yi)处的螺旋导动线方程为（坐标系参见

图2）：

式中，q为转子长度，h为导程，为P点矢径，，t为参变量，0≤t≤1。

（3）将端面轮廓按弧长平均打断为若干子段（图3c、图3d为局部放大图），子段数目按照表面粗糙度的要求确定。

（4）求出每个子段端点的坐标及该点处螺旋曲如发现有松动面的法矢量n。设球头刀半径为r，按公式P=P0或搭载物品承受运送共振所援用起之＋nr计算得到刀位数据，并据此编制NC程序（按刀心编程）。

三、用Vericut对铣削过程进行仿真

1.建立毛坯模型

对精加工进行切削仿真，理论上应该建立半成品模型作为精加工前的毛坯。但是，由于转子的端面齿廓是一单值曲线，故可以把粗加工前的圆柱形毛坯作为精加工前的毛坯，如图4所示。这样，在仿真中系统可能会提示每刀切深过大，但并不影响轨迹模拟和干涉校验。

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