數控車床仿真教學應用實例探討

［摘 要］數控仿真軟件在理論教學中已經得到廣泛應用，改變了傳統課堂教學空講理論的舊模式為理論實踐相結合的新模式，提高了學生課堂學習積極性和課堂教學效果，很大程度上幫助學生了解和掌握數控加工的基本操作過程，為學生實際操作實習打下良好的認知基礎。

［關鍵詞］數控仿真 課堂教學 學用結合 實例探討

［中圖分類號］TB ［文獻標識碼］A ［文章編號］1009－5489(2008)02－245－02

一、數控加工仿真軟件簡介

數控加工仿真系統具有較高的可靠性、安全性和真實性，能夠全面模擬工件加工全過程，對于學生起到較好的操作技能訓練，本文章重點介紹了宇龍數控仿真系統的對刀及軌跡仿真加工全過程。

二、數控車床仿真加工全過程

仿真加工零件實例圖形如下圖所示：

零件分析：零件為回轉體零件，涉及外圓表面加工、螺紋加工、切槽加工等，選取棒料為直徑40mm的普通低碳鋼。

1．加工仿真準備工作：

a．選擇機床：選擇FANUC－Oi沈陽機床廠標準床身前置刀架車床。

b．機床回零：在“回原點模式”下，先將X軸回原點，再將Z軸回原點。

c．定義/安裝零件：定義毛坯尺寸為直徑40mm，長度150mm，材料為08F低碳鋼。

d．選擇/安裝刀具：根據需要分別選擇：1號刀：外圓車刀(VBMT160402)；2號刀：切槽刀(方頭切槽刀片)；3號刀：螺紋刀(60度螺紋刀)。

e．編輯輸入程序：進入到程序編輯窗口，輸入事先編好的加工程序代碼。

2．對刀及加工仿真過程

a．對刀建立工件坐標系

數控車床有三個坐標系即機床坐標系、編程坐標系、工件坐標系。機床坐標系的原點由生產廠家設定，在使用中機床坐標系由參考點確定，機床系統啟動后，刀具返回參考點操作，機床坐標系就建立了。編程坐標系是編程時使用的坐標系，一般把Z軸設成與工件軸線重合，X軸與工件水平端面重合。工件坐標系是機床進行加工時使用的坐標系，它應該與編程坐標系相一致，能否做到一致，是操作的關鍵。

我們這里采用試切法對刀。

X軸對刀過程——以第1把刀為基準，沿Z－方向進給試切外圓表面(圖a)，考慮到仿真效果，切削速度盡量要小一些，可以使用“手輪模式”進刀，使加工表面盡量光滑，切削完沿原路(Z軸正向)退刀，此時保持X坐標不變。對切削過的外圓表面測量直徑X=37．296。(圖b、圖c)

在“編輯”狀態下，點“OFFSET SETING”鍵，在CRT顯示屏中間下方“形狀”功能鍵，則上方顯示由“工具補正/摩耗”變為“工具補正/形狀”(如圖d)。此時通過編輯面板輸入X=37．296，點CRT下方“測量”功能鍵，則CRT顯示當前工件坐標系X軸機床坐標系坐標值為210．539，系統會自動用當前刀尖坐標減去工件直徑值，即得工件坐標系X軸原點的位置，表示X軸方向對刀完成(如圖e)。

Z軸方向對刀——沿X軸負方向進給試切毛坯端面，切削完沿原路退刀，此時保持Z坐標不變。在Z坐標處輸入Z＝0，點“測量”功能鍵，則顯示當前工件坐標系Z＝0在機床坐標系坐標值為Z＝281．146，表示Z軸方向對刀完成。

其余2把刀具的對刀過程：以第1把刀具試切得到的坐標為準，在“手輪模式”下用刀具輕微接觸試切的毛坯外表面和端面進行，可以用塞尺進行間隙測試，XZ方向分別輸入X＝37．296、Z＝0。則CRT顯示每把刀具對刀后的當前機床坐標值。

b．仿真加工模擬軌跡

模擬加工路線，是在正式加工前，機床鎖住空運行的情況下，對機床刀具的走刀路線做了軌跡的模擬。

點選機床操作面板上“自動模式”—程序編輯面板上“CUSTOM GRAPH”—機床控制面板上“機床鎖住”—快捷工具欄上“前視圖”圖標，此時進入軌跡仿真界面，最后點擊“程序啟動”按鈕，就可以在左側界面顯示刀具軌跡運行圖。如圖所示

根據以上刀具加工軌跡判斷刀具的走刀路線是否和零件加工程序設計的一樣，如果和預計軌跡一樣，說明程序加工過程沒有問題，就可以正式加工了。

［參考文獻］

［1］李河水、袁建新：《機械數控加工仿真軟件的教學應用》，《江西現代職業技術學院》2007年。

［2］王鶯、施高萍：《虛擬數控車床加工過程仿真研究》，《浙江水利水電專科學校》2005年。

［3］孫建東、袁鋒：《數控機床加工技術》，高等教育出版社出版社2006年版。