數控仿真軟件在數控車床試切對刀教學中的應用

韓志引 吳慧君 夏山鵬

摘要：工件坐標系的設定及對刀是數控加工中重要而關鍵的環節，筆者通過上海宇龍數控加工仿真軟件模擬多把刀對刀過程，建立工件坐標系并驗證其正確性，該方法在理論教學中可增強學生對數控車床的直觀認識和理解，更為實際加工提供了參考和借鑒。

關鍵詞：數控仿真 工件坐標系 試切法對刀 數控車床

數控車床作為當今使用最廣泛的數控機床之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉體零件，能夠通過程序控制自動完成內外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進行切槽、鉆、擴、鉸孔等工作。試切法對刀在數控車床的加工中占有非常重要的地位，而在數控車床理論教學過程中，學生對試切法對刀原理難以掌握，從而使實際操作具有一定的危險性，因此為了加深學生對對刀過程的理解，可以使用數控仿真軟件進行仿真模擬，不僅能直觀的進行對刀過程的演示，而且能夠及時驗證其正確性，為后期的實際加工打好基礎。

而在現有的文獻中一般以介紹單把刀對刀為主。但在實際加工中，一個零件的加工需要多把刀具，不同的刀具其對刀方式、技巧各不相同。基于上述情況，本文結合實例詳細介紹了寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate數控車床多把刀具對刀方法，對該類車床的推廣和使用有很大幫助。

1 對刀原理

FANUC Oi-mate系統數控車床正常開啟步驟：NC啟動—旋轉緊急急停按鍵—NC準備；正常開機后需首先確定機床坐標系，機床坐標系的確定只需將工作臺回零（即返參），操作步驟：首先點擊數控面板上的“回零”按鍵，然后點擊“+X”，當X方向返參指示燈亮以后，再點擊“+Z”，當Z方向返參指示燈亮以后，表示機床坐標系確定成功，這樣數控車床內部就建立了一個以車床零點為坐標原點的機床坐標系。

機床坐標系確定好后，接下來需建立工件坐標系。工件坐標系的建立一方面是為了方便編程，另一方面它是數控加工中必不可少的一部分，工件坐標系建立的好壞將直接影響數控加工程序的編制及零件的尺寸精度。

工件坐標系的建立一般通過手動試切法對刀方式來完成，如果同一零件需要3把刀具進行加工，那么這3把刀具都需要分別進行對刀，才能完整建立工件坐標系，但是這3把刀具的對刀方式是有區別的，接下來用試切法對刀完成工件坐標系的設定，如圖1所示。

2 數控仿真軟件操作

2.1 準備工作 教學中使用上海宇龍數控加工仿真軟件中寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate數控車床進行教學。打開仿真軟件，首先選擇機床，選擇的是FANUC Oi mate控制系統中的寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate 數控車床。選擇成功后，需對該機床進行正常開啟，開啟步驟跟實際寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate數控車床開機方式一致，即：NC啟動—解除緊急急停按鍵—NC準備。正常開機后需首先建立機床坐標系，即返參操作，按數控面板上的“回零”按鍵，然后點擊“+X”，再點擊“+Z”，當回零指示燈亮以后，機床坐標系創建成功。接下來創建工件坐標系，即用試切法對刀方式完成工件坐標系的創建，在創建工件坐標系之前，首先將工件和刀具安裝好，毛坯?準50mm，1號刀具為55°的外圓車刀，2號為刀寬4mm的外切槽刀，3號為60°的外螺紋刀，如圖1所示。

2.2 1號外圓車刀試切法對刀

2.2.1 用1號35°外圓車刀建立工件坐標系。①點擊數控面板上的“手動方式”，點擊“主軸正轉”讓主軸旋轉，在手動方式下將刀架從參考點往工件附近移動，先移-Z再移-X（考慮尾座）；②由于手動方式運動速度快，為防止在移動過程中刀具與工件發生碰撞，接下來用手輪方式將1號35°外圓車刀把工件右端面試切一刀至中心，隨后用手動方式讓刀具沿+X方向退出，在輸入對刀數值之前，Z軸千萬不能移動，點擊MDI鍵盤上的offset setting鍵，進入刀具補償界面，按CRT顯示器軟鍵對應的形狀，在1號刀Z軸中輸入Z0，如圖2所示，點擊控制面板上的“刀具測量”，再點擊軟鍵對應的“測量”，1號刀具Z軸對刀完成，即1號刀具Z軸工件坐標系建立，此時Z軸可隨意移動；③用手輪方式將1號35°外圓車刀沿-Z切削工件外圓一段，車削此段時不必太深也不必太長（不必太深原因是在切削完后要保證剩余部分適合加工尺寸，不必太長原因是只要能把游標卡尺放上測量即可），切削完后用手輪方式將刀具沿+Z方向退出，在輸入對刀數值之前，X方向不能移動，點擊數控面板上的“主軸停轉”，點擊菜單欄上的“測量”，在下拉菜單中點擊“剖面測量”，用游標卡尺將剛切削過的地方測量一下，點擊MID鍵盤上的offset setting鍵，進入刀具補償界面，按CRT顯示器“形狀”對應的軟鍵，在1號刀X軸中輸入測得來的數值，如圖3所示，點擊數控面板上的“刀具測量”，點擊CRT顯示器下方“測量”對應的軟鍵，1號刀具X軸對刀完成，此時1號刀具工件坐標系建立成功；④將工作臺移至安全位置，將2號外切槽刀轉到切削加工位置。

圖2 1號刀具工具補正/形狀Z軸圖3 1號刀具工具補正/形狀X軸

2.2.2 2號外切槽刀對刀。①用手輪方式將2號外切槽刀沿-Z靠近工件右端面，由于先前1號35°外圓車刀已將Z軸工件坐標系創建成功，并且1號35°外圓車刀和2號外切槽刀是用于加工同一零件，所以2號外切槽刀此時不能再次切削工件右端面，如果2號刀具再次切削工件右端面，將會造成同一零件的兩把刀具Z軸定位不統一，使兩把刀具開始加工的點不一致，造成最終零件加工不合格。因此，此時2號外切槽刀需要采用“碰刀法”進行Z軸的對刀。主軸正轉，用手輪方式將2號外切槽刀沿-Z方向靠近工件，當刀具與工件很接近時，將手輪的進給倍率調制最低，在刀具進給過程中有切屑飛出時，停止刀具進給，讓2號外切槽刀沿+X退出，在輸入對刀數值之前，Z軸不能移動，點擊MDI鍵盤上的offset setting鍵，進入刀具補償界面，按CRT顯示器軟鍵對應的“形狀”，在2號刀Z軸中輸入Z0，點擊控制面板上的“刀具測量”，再點擊軟鍵對應的“測量”，2號刀具Z軸對刀完成，即2號刀具Z軸工件坐標系建立，此時Z軸可隨意移動。②2號外切槽刀X軸對刀操作與1號35°外圓車刀X軸的對刀操作方式一致。③當2號刀具工件坐標系建立成功后，將工作臺移至安全位置，將3號外螺紋刀轉到切削加工位置。

2.2.3 3號外螺紋刀對刀。3號外螺紋車刀X軸和Z軸對刀方式與2號外切槽刀的對刀方式一致，對于Z軸對刀方式同樣采用“碰刀法”的方式進行，這樣就保證了3把刀具Z軸工件坐標系建立的一致性，對于X軸的對刀方式依然采用試切外圓的方式進行，然后分別需要在刀補中輸入相應的數值。

以上三把刀對刀中切記：點擊MID鍵盤上的offset setting鍵，進入刀具補償界面后，一定要按CRT顯示器“形狀”對應的軟鍵，如果不點擊“形狀”對應的軟鍵，將會在“摩耗”中輸入對刀數值，造成工件坐標系創建的不正確性。

3 結束語

在數控教學過程中，數控仿真軟件的操作可提高學生對數控機床及數控加工的認識，激發學生的學習興趣，加強學生對理論知識的理解與掌握，為數控機床的實際操作打下基礎。但數控仿真系統也有其局限性，在以后的實際加工中要注意加工參數的正確性。

參考文獻：

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[2]韓志引.FANUC Oi-mate 數控車床多把刀具對刀方法與編程技巧[J].濰坊教育學院學報，2010(9)，23(5):95-97.

[3]江本赤，寧寧.數控加工仿真系統車床試切法對刀策略[J].模具技術2010(5):43-45.

作者簡介：韓志引(1985-)，女，山東青州人，本科，講師，研究方向：液壓與氣壓傳動技術、數控編程與操作及工程機械液壓、液力系統的故障診斷與維修。