1、实验一数控车床操作加工仿真 一、实验目的1 掌握手工编程的编程步骤。2 掌握数控加工仿真系统的操作流程。二、实验内容1. 了解数控仿真软件的应用背景。2. 掌握手工编程的编程步骤3 掌握数控加工仿真系统的操作流程。三、实验设备1. 海信工作站2. 数控加工仿真软件四、实验操作步骤:1. 图纸2. 加工采用的刀具参数下表所示。3. 工艺安排：粗车端面对刀粗车外圆精车外圆切断。4. 工序卡片根据零件材料，加工精度，工艺路线，刀具参数表和切削用量等内容，确定加工工序卡。数控车削加工工序卡单位名称产品名称零件名称零件图号天津工程师范学院数控车削实训件零件11工序号程序编号夹具名称使用设备工作地点001
2、三爪卡盘SK50数控中心工步工步内容刀具号刀具规格主轴转速rmin-1进给速度mm.min-1背吃刀量备注1车端面T195右偏刀6000.11手动2从右至左粗车外圆表面T195右偏刀6000.21.5自动3从右至左精车外圆表面T293右偏刀11000.080.1自动4切断零件T3外圆切断刀4000.05手动5. 参考程序下表为数控车床训练零件一手工编程的参考答案（编程原点设在零件右端面的中心）。训练零件一手工编程的参考答案 主程序内容程序注释（加工时不需要输入）%G28U0W0N1G0G40G97G99T11S600M3F0.2X42.0Z2.0G71U1.5R0.3G71P10Q11U0.2
3、W0.05N10G01G42X0Z0.G01X16.0X18.0W-1.0Z-20.0X26.0X28.0W-1.0Z-50.0X35.0G03X39.0Z-52.0R2.0G01Z-81.0N11G1G40X42.0G0X200.0Z100.0M05N2G0G40G97G99T22S1100M3F0.08X42.0Z2.0G70P10Q11F0.08G28U0W0M05M30%传输程序时的起始符号刀具回参考点进行换刀。第一个工步刀具初始化，换1号刀，补偿号为1，转速600，进给速度0.2mm/r加工起始点粗加工循环指令，单边吃刀深度1.5mm，退刀量0.3mm设置循环开始行号和结束行号，直径
4、留量0.2mm，Z向留量0.05mm循环轨迹开始，设置右刀补车削端面倒角C1倒角C1倒R2的圆角循环轨迹结束，取消刀补回到换刀点，第二个工步刀具初始化，换2号刀，补偿号为2，转速1100，进给速度0.08mm/r加工起始点精加工循环指令，开始行号为N10，结束行号为N11加工结束，回到参考点程序结束传输程序时的结束符号6. 在数控加工仿真系统中加工训练零件一的操作步骤数控加工仿真系统的启动：点击“开始 程序 数控加工仿真系统”，在弹出的登录用户对话框中，选择快速登录，就进入了数控加工仿真系统。1. 选择机床点击菜单“机床/选择机床”，出现选择机床对话框，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC
5、和FANUC 0，机床类型选择车床，型号是宝鸡机床厂SK50，平床身前置刀架，并按确定按钮，机床选择结束。对应于实际机床操作，相当于选择操作机床，打开操作机床的空气开关，打开机床的总电源。2. 机床操作初始化选择机床后，机床处于锁定状态，需要进行机床初始化操作，即解除锁定状态。在仿真系统中，不同型号的机床，其机床的初始化操作也不相同。对于数控仿真系统宝鸡机床厂SK50数控车来说，初始化操作是打开数控系统的电源。具体操作步骤是：按下数控系统的电源按钮即可。3. 机床回零机床回零操作是建立机床坐标系的过程。回零操作是实际机床在打开机床电源后，首先要作的操作。即在X轴、Z轴通过与限位开关的接触，机床
6、找到这两个方向的极限值后，将机床坐标系的值清零，建立机床坐标系的零点。由于控制系统的延迟特性，如果机床主轴的实际位置，即X轴、Z轴的位置距离机床零点太近，为了避免主轴与限位开关发生碰撞，一般数控机床都规定在进行机床回零操作前，机床主轴的X轴、Y轴、Z轴的位置距离机床零点必须大于100mm。仿真系统的具体操作是：1）查看是否满足回零条件。用鼠标按下【POS】，接着按下CRT中【ALL】下面对应的软键按钮，注意CRT中【MACHINE】坐标系下的X和Z的值，要求这两个值的绝对值不能小于“100.0”。2）回零操作。用鼠标将【MODE SELECT】(模式选择)旋钮指向【ZRN】。转动旋钮的方法是：
7、鼠标停留在旋钮上，按鼠标左键，旋钮左转，按鼠标右键，旋钮右转。X轴回零：按下【X】按钮。Z轴回零：按下【Z】按钮。回零操作完成后，CRT中，【MACHINE】坐标系的结果应该如图中P4。回零操作一定要先回X轴，后回Z轴，养成这样的习惯可以在实际操作中避免下面这样的事故。如果上一次的零件加工完成后，刀架处于拖板的中间位置，尾座上装有一个较长的钻头，而本次回零操作恰巧是先回Z轴，那么机床的刀架将与尾座上的钻头发生碰撞。4. 确定零件毛坯尺寸，选择夹具并完成零件装夹1）定义毛坯尺寸点击菜单“零件/定义毛坯”或按下毛坯定义按钮，出现定义毛坯对话框，选毛坯形状为圆柱形，定义毛坯直径为40mm, ，定义毛
8、坯长度为150mm，这个长度包含了卡盘装夹的长度(50mm)完成后，按下【确定】按钮。2）放置零件点击菜单“零件/放置零件”或按下放置零件按钮，在放置零件对话框（如下图所示），选取名称为“毛坯1”的零件。完成后，按下【安装零件】按钮。3）移动工作台上的零件放置零件后，零件出现在机床卡盘上，并出现控制零件移动的面板，向左和向右两个方向的按钮，可以移动卡盘上的零件，如果零件位置没有问题，可直接点击面板上的退出按钮，关闭该面板，毛坯放置完成。图中P3所指按钮可将已加工的零件调头，以加工零件的另一面。5.刀具的安装根据刀具参数表，需要安装3把刀。安装刀具的操作步骤如下：1）安装1号刀，点击菜单“机床/
9、选择刀具”或按下选择刀具按钮，出现选择刀具对话框。 首先选择刀具安装的位置，因为是T1，应该选择1号刀的位置。 其次选择T1刀具的刀片形状和刀片的刃长。 最后选择刀柄的形状和该刀具主偏角的度数，1号刀安装完成。上述选择的内容是参考了前面的刀具参数表。2) 安装2号刀。 首先选择刀具安装的位置，因为是T2，应该选择2号刀的位置。 其次选择T2刀具的刀片形状和刀片的刃长。 最后选择刀柄的形状和该刀具主偏角的度数，2号刀安装完成。3) 安装3号刀。 首先选择刀具安装的位置，因为是T3，应该选择3号刀的位置。 其次选择T2刀具的刀片形状和刀片的刃长。 最后选择刀柄的形状和该刀具主偏角的度数，3号刀安装
10、完成。4) 刀具参数选择完成后，按下确定按钮，所选刀具被安装在刀架上。6. 试车削法对刀1) 确定T1号刀的原点坐标值，并将其值输入到刀具补正中。 设置当前刀具为1号刀，并启动机床。用鼠标将【MODE SELECT】旋钮指向【MDI】按下系统面板中的【PRGRM】按钮。按照如图4-14所示的图标顺序，按下系统面板中的相应按钮，输入程序指令。T11 S500 M3程序输入完成后，按下程序【启动】按钮。 刀具快速接近零件毛坯。由于刀具距离工件较远，可用快速移动刀具的功能，使刀具快速接近工件。用鼠标将【MODE SELECT】旋钮指向【RAPID】，按下Z按钮，移动Z轴拖板，使刀具快速接近零件毛坯；
11、然后再按下X按钮，移动X轴拖板，使刀具快速接近零件毛坯，如果机床视图不方便观察刀具的移动，可以点击俯视图的位置，再配合视图放大或移动等功能来观察刀架的移动，机床视图的结果。 用试切削的方法来确定Z轴坐标的原点。当刀具距离工件较近时，最好使用手轮来移动刀具。用鼠标将【MODE SELECT】旋钮指向【HX】，调节手轮移动倍率，然后用鼠标左键按下手轮，往负方向移动X轴拖板，使刀具能够切削零件端面，如果需要移动Z轴拖板，可将【MODE SELECT】旋钮指向【HZ】，此时手轮移动倍率和手轮旋转方向将控制Z轴。切削端面的吃刀深度不要太大，能够将毛坯切平即可，刀具接近零件中心时，可将手轮移动倍率调小，以
12、保护刀具。用鼠标按下【MENU OFSET】，接着按下CRT中【GEOM】下面对应的软键按钮，切换刀刀具几何参数画面，注意当前光标应该为No.01的位置，利用面板输入指令“MZ0.”，按下【INPUT】按钮。上述操作完成后，T1刀具的Z向坐标就完成了。注意：端面切削平整后，在上面的操作完成以前，不可移动Z轴。 确定X轴坐标的原点。将【MODE SELECT】旋钮指向【HX】，调节手轮移动倍率为X100，旋转手轮，往正方向移动X轴拖板，使刀具能够切削零件外圆，切削外圆的吃刀深度不要太大，0.5mm1.5mm即可，将【MODE SELECT】旋钮指向【HZ】，调节手轮移动倍率为X10，旋转手轮，往
13、负方向移动Z轴拖板，开始切削外圆，切削外圆的Z向长度有2mm10mm即可。调节手轮移动倍率为X100，反向旋转手轮，往正方向移动Z轴拖板，使刀具脱离外圆切削，如图4-19中P2所示。因为下面要测量零件的外圆直径，刀具与零件的脱离距离必须不妨碍测量零件外圆直径。注意：切削外圆后，在下面的操作完成以前，不可移动X轴。当刀具脱离外圆切削后，按下系统面板上的【RESET】按钮，让机床主轴停止转动。然后点击菜单“测量/剖面图测量”，出现测量选择对话框，由于是试切削测量，选择“是”或“否”，都可以，之后弹出测量结果对话框。 用鼠标点击试切削部分的零件外圆，查看下面对话框中，蓝色条所在的X尺寸，可知试切削部
14、分的尺寸，记下该值，然后点击退出按钮。用鼠标按下【MENU OFSET】，接着按下CRT中【GEOM】下面对应的软键按钮，切换刀刀具几何参数画面，注意当前光标应该为No.01的位置，利用面板输入指令“MX37.158”，按下【INPUT】按钮。上述操作完成后，T1刀具的X向坐标就完成了。 “X-388.794”是数控系统根据刀尖当前的X向位置在机械坐标系中的数值和用户输入的X向数值(37.158)合并计算后的结果。因此，一定要保证输入指令“MX37.158”时，零件外圆测量值(37.158)是正确的，并且输入指令不要出现输入错误。2) 确定T2号刀的原点坐标值，并将其值输入到刀具补正中。由于T
15、2刀具与T1刀具的类型都是左偏刀，所以其对刀方法基本相同。 设置当前刀具为2号刀，并启动机床。由于输入换刀指令，刀架将产生旋转运动，用户必须保证刀具距离工件有较大的距离，以保证刀架旋转时，刀具与工件不发生碰撞。参考前面的刀架快速移动的操作，让刀架远离工件到某一安全位置。参考前面进入MDI模式的操作，输入下列的换刀指令。T22 S500 M3注意：上述指令执行时，刀架将产生旋转运动，一定要必须保证刀具距离工件有较大的距离，特别是当刀具为镗孔刀时，如果不认真，很容易发生镗孔刀与工件发生碰撞的事故。换刀指令完成后，参考前面的刀架快速移动的操作，让T2刀具迅速接近工件。 用试切削的方法来确定Z轴坐标的
16、原点。如果刀具距离工件较近，最好使用手轮来移动刀具。因为T1刀具在对刀时，工件端面已经车削平整，因此用最小的手轮移动倍率控制2号刀的刀尖轻微接触工件端面即可。如果观察不清楚，可使用放大和平移的功能。注意：刀尖轻微接触工件端面后，在下面的操作完成以前，不可移动Z轴。用鼠标按下【MENU OFSET】，接着按下CRT中【GEOM】下面对应的软键按钮，切换刀刀具几何参数画面，注意当前光标应该为No.02的位置，如果不是，可按下箭头或上箭头，移动当前光标到No.02的位置。利用面板输入指令“MZ0.”，按下【INPUT】按钮（如图中P7）。上述操作完成后，T2刀具的Z向坐标就完成了。 确定X轴坐标的原
17、点。使用手轮，使刀具能够切削零件外圆，因为T2刀具是精车刀，切削外圆的吃刀深度不能太大，0.2mm0.5mm即可，调节手轮移动倍率为X1，旋转手轮，往负方向移动Z轴拖板，开始切削外圆，切削外圆的Z向长度有5mm10mm即可。调节手轮移动倍率为X10，反向旋转手轮，往正方向移动Z轴拖板，使刀具脱离外圆切削因为下面要测量零件的外圆直径，刀具与零件的脱离距离必须不妨碍测量零件外圆直径。注意：切削外圆后，在下面的操作完成以前，不可移动X轴。当刀具脱离外圆切削后，按下系统面板上的【RESET】按钮，停止主轴转动。参考前面的操作步骤，进入测量对话框。由于车削的部分较小，不易观察清楚，可用鼠标左键将需要放大
18、的部分拖出一个区域。用鼠标点击T2刀具切削零件的外圆部分，查看下面对话框中，蓝色条所在的X尺寸，可知切削部分的尺寸为36.913，记下该值，然后点击退出按钮。用鼠标按下【MENU OFSET】，接着按下CRT中【GEOM】下面对应的软键按钮，切换刀刀具几何参数画面，注意当前光标应该为No.02的位置，利用面板输入指令“MX36.913” ，按下【INPUT】按钮，X轴对刀结果如图中P6所示。上述操作完成后，T2刀具的X向坐标就完成了。由于T3刀具是手动切断已加工好的零件，不需要编程，使用T3刀具不需要对刀。所有刀具的对刀操作完成后，最好使用回零操作（具体过程请参考前面的回零操作），将刀具移动到
19、机床原点后，再进行后面的操作。7. 刀具参数的登录 刀具参数的登录是将程序中所用到的刀具的刀尖圆角（R值）和刀尖假想位置（T值）输入到几何参数画面中。用鼠标按下【MENU OFSET】，接着按下CRT中【GEOM】下面对应的软键按钮，切换刀刀具几何参数画面。首先，通过光标向上和向下移动键，设置当前光标为No.01的位置，利用面板输入指令“R0.8”，这个值是选择T1刀具时，得到的刀具圆角半径值，输入完成后，按下【INPUT】按钮，输入结果出现在图中P8处。其次，利用面板输入指令“T3” （输入值出现在图中P6处），这个值是刀尖的假想位置的代码，输入完成后，按下【INPUT】按钮，输入结果出现在
20、图中P8处，T1刀具输入完成。参考T1刀具输入参数的过程，输入T2的参数：刀具圆角半径值R0.2，刀尖的假想位置的代码T3。刀具的刀尖圆角（R值）和刀尖假想位置（T值）在加工圆弧面和圆锥面时，将起到误差补偿的作用。在本实例中，由于只加工外圆，不涉及圆弧面和圆锥面的加工，忽略刀具的刀尖圆角（R值）和刀尖假想位置（T值）的输入也可以。8. 输入程序在数控车床上录入程序有两种方式：1）短小程序的录入（程序长度小于10K）：这种短小的程序通常在机床上，使用面板上的按键直接录入。对于数控车床来说，数控车削的程序，通常都很短，一般不超过100行，所以这种录入方式最常用，必须掌握。用鼠标将【MODE SEL
21、ECT】(模式选择)旋钮指向【EDIT】，按下系统面板中的【PRGRM】按钮。下面讲解输入训练零件程序的步骤。按照指令的顺序，按下系统面板中的相应按钮，输入程序：程序输入完成后，按下按钮，让程序回到程序头，程序录入就完成了。2）中等长度的程序的录入（程序长度在5K250K之间）：中等长度的程序通常是使用传输软件，通过计算机与机床连接的通信端口，将程序直接传输到机床的内存中，在实际机床操作中，如果数控车床的程序是采用计算机辅助编程的方式（CAM）得到的NC代码，那么采用计算机与机床连接的方式录入程序，是快捷且方便的操作。数控仿真软件可以仿真这种传输方式，并且传输的程序长度最大支持到4M。用鼠标将
22、【MODE SELECT】(模式选择)旋钮指向【EDIT】(编辑)，按下系统面板中的【PRGRM】按钮。然后，按下CRT界面中的【I/O】软键，CRT界面中的软键切换成，在系统面板上输入程序在机床中的名字“O1”，O1出现在CRT界面中，按下CRT界面中的软键【READ】，CRT界面中出现“Input.”，选择程序菜单“机床/DNC传送.”或按下DNC传送按钮，在弹出的打开文件对话框中，找到要传输的程序文件，选择【打开】按钮，O1.nc文件中内容被传输到仿真系统中。注意：在实际机床操作中，这部分的操作因为同时涉及到计算机和机床两个设备，数控仿真系统只能仿真加工中心面板上操作，所以这部分的操作与
23、实际机床稍有不同，但大致的操作基本相同。9. 调试程序程序录入完成后，就可以进入程序调试阶段。由于数控仿真系统还不能完全支持FANUCO系统的所有指令，为了避免录入的程序中，出现暂不支持的指令，仿真系统提供了一个检查NC程序的功能。用鼠标点击菜单“机床/检查NC程序”，弹出检查程序对话框。在【选择NC程序】对话框中，选择仿真机床中的程序，然后点击【开始检查】按钮，检查加工的结果出现在对话框中。如果有语法错误或出现暂不支持的指令，将显示出是第几行程序出现错误及错误原因。检查完成后，点击【退出】按钮。如果程序出现语法错误，可以返回程序编辑状态，改正程序的错误，直至程序没有错误为止。特殊说明：由于某
24、些指令不支持，例如G97指令，该指令是指定主轴恒定转速，这个指令不影响后面的加工，因而这个错误提示可以忽略。检查NC程序完成后，只代表NC程序已经没有语法错误，如果程序出现逻辑错误，是无法检测出来的。与实际机床一样，数控仿真系统，同样提供了刀具轨迹显示的功能，利用这个功能，可以看到程序的刀具轨迹。用鼠标将【MODE SELECT】旋钮指向【AUTO】(自动)，按下系统面板中的【PRGRM】按钮。再按下【AUX GRAPH】按钮,机床显示区变成黑色区域，点击CRT界面上【CHECK】软键,在CRT界面中，程序出现在上半部分, 刀具位置等加工参数出现在下半部分,按下操作面板上的循环启动按钮，即可观
25、察数控程序的运行轨迹，此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察。图中红线代表刀具快速移动的轨迹，绿线代表刀具切削的轨迹。如果程序的运行轨迹与设想的不同，则说明程序有误，可以返回程序编辑状态，改正程序的错误，直至运行轨迹没有错误为止。如果没有问题，按下按钮，返回到机床显示状态。10. 自动加工如果轨迹没有错误，就可以进入自动加工了。【MODE SELECT】旋钮指向【AUTO】(自动)，按下系统面板中的【PRGRM】按钮。确认当前程序为要加工零件的主程序,如果不是可输入主程序名字“Oxxxx”，然后再按下【下箭头键】，将当前程序设置为要加工
26、零件的主程序，确认无误后，点击CRT界面上【CHECK】软键，在CRT界面中，程序出现在上半部分, 刀具位置等加工参数出现在下半部分，按下操作面板上的循环启动按钮，就进入了自动加工状态，刀具自动按照程序指令，开始加工零件。为了观察零件的加工过程，可通过“视图”菜单中的俯视图、动态旋转、动态平移等方式进行全方位的动态观察， 如果零件复杂，加工时间长，为了方便观察和快速看到加工结果。数控加工仿真系统提供了一个特殊的功能，可调整仿真过程中的一些选项。用鼠标点击“视图/选项”或按下【选项】快捷键，将弹出选项对话框。在选项对话框中，可以调整仿真速度倍率，默认是“5” 此时的加工速度，与实际加工速度差不多
27、，修改该值为“100”，仿真系统将以最快速度仿真零件的加工，这样可以快速看到程序运行的结果。如果需要切削过程中，出现铁屑，可以将【铁屑开】的选项勾上。另外，数控加工仿真系统针对数控车，提供了剖视图的方式显示零件的加工过程，点击【剖视（车床）】的选项，然后选择全剖或半剖。这个功能主要是针对孔类加工的零件，在此视图方式下，可以方便得观察到刀具在零件孔中的移动和切削的过程。零件加工完成后，可以检测零件加工后尺寸，以验证程序的正确性。操作过程请查考前面的内容。这里就不赘述了。11. 保存项目文件由于教学的需要，也为了便于重现和继续加工过程，数控仿真系统提供了保存项目文件的功能，通过这个功能，可以将前面
28、操作过程中，输入的参数包括毛坯的定义，刀具的选择，用户坐标系的设定结果，录入的程序等参数，全部以项目文件的方式保存下来。用鼠标点击菜单“文件/保存项目” ，弹出保存类型对话框，选择确定按钮，如果是第一次保存项目文件，随后将弹出保存文件路径对话框，输入一个文件名字，例如“2”，仿真系统将以你输入的名字，建立一个目录，并将前面操作过程中输入的参数，以多个文件的方式保存下来。如果需要继续进行加工仿真或需要再现加工过程，可以重新打开刚才保存的项目文件。用鼠标点击菜单“文件/打开项目” ，在弹出的【打开文件】对话框中，找到并进入保存项目的文件夹，选取项目文件“2.mac”，点击【打开】按钮，就可以将以前保存的项目文件打开了。项目文件被重新打开后，需要进行机床操作初始化和机床回零这两个操作后，才能使用，可以重新查看毛坯的定义，选择的刀具，刀具设定的参数，录入的程序等内容，如果毛坯已经被加工完成，可以用鼠标点击菜单“【零件】【拆除零件】【放置零件】”，从而得到一个新的毛坯，之后就可以直接进入自动加工了，具体步骤请查考前面的内容。这里就不赘述了。五、思考题1. 数控加工仿真软件的应用优势和缺点六、实验报告实验名称 班级 姓名 学号1 实验目的2 实验内容3 数控车床的加工流程4 工件图纸、加工工艺、数控程序5 数控车床的加工步骤6 思考题
