斯沃數(shù)控仿真軟件在數(shù)控銑床課程上的應用
——以圓弧凸臺零件的仿真加工為例

黃瑾之，覃皓乾

（廣西現(xiàn)代職業(yè)技術學院，547000，廣西河池）

關鍵字：數(shù)控仿真軟件；仿真模擬；實踐教學

1 南京斯沃仿真軟件的介紹

南京斯沃仿真軟件包含了FANUC、廣州數(shù)控、華中數(shù)控等系統(tǒng)，這是我國第一款自動免費下載更新的數(shù)控仿真軟件[1]。它運用計算機技術對機床加工過程進行仿真模擬，學生通過上機操作，對數(shù)控加工的流程（對刀-驗刀-導入程序-加工-測量）有更深的了解，在培養(yǎng)學生成為技術技能型人才中發(fā)揮了重大作用。

根據(jù)廣西現(xiàn)代職業(yè)技術學院的教學實際情況，選擇使用FANUC 系統(tǒng)進行仿真。此模式下，學生可以在電腦PC 端導入手動編寫的程序或是由UG、Mastercam等軟件自動生成的程序，結合自動、手動、編輯、MDI、手輪模式完成零件的仿真加工。

2 南京斯沃仿真軟件在數(shù)控銑床教學上的應用

2.1 被仿真加工零件

如圖1 所示，毛坯為100*100*30 的鋁塊，利用相關指令編寫程序并完成零件的仿真加工。（考慮刀具半徑的影響）

圖1 零件圖

2.2 圖紙零件分析

如圖1 所示，圓弧凸臺加工零件圖呈對稱形，因此工件坐標系的原點設置在工件上表面正中心。直線切入切出會產(chǎn)生刀痕，所以采取圓弧切入切出的方式。

2.3 刀具及切削用量的選擇

刀具及切削用量的選擇詳見表1。

表1 刀具及切削用量的選擇

2.4 參考程序

2.5 操作步驟

（1）機床準備及回零：選擇控制系統(tǒng)為FANUC Oi系統(tǒng)，單擊“運行”，進入操作界面，在數(shù)控機床面板上單擊“急停”按鈕，仿真軟件中所有命令均變成可使用狀態(tài)；單擊“回零”按鈕，依次給Z 軸、X 軸、Y 軸回零。

（2）定義并安裝工件：單擊“設置毛坯”，在彈出的對話框中修改毛坯尺寸，材料為鋁塊，選擇“更換工件”單擊“確定”，如圖2 所示。

圖2 毛坯設置

系統(tǒng)中提供了直接裝夾、工藝板裝夾、平口鉗裝夾這三種裝夾方式。為使仿真過程更貼近實際教學，選擇平口鉗裝夾，將毛坯上下左右移動至合適距離，確保仿真加工過程中刀具不會碰撞平口鉗，單擊“確定”按鈕，如圖3 所示。

圖3 工件裝夾

（3）刀具的設置：選擇設置刀具按鈕，在刀具數(shù)據(jù)庫中選擇Φ12 端銑刀，將其添加到刀庫的1 號刀位，添加到主軸。

（4）對刀：選擇MDI 模式，點擊“程序”-“MDI”，輸入“M03S800;”，單擊“循環(huán)啟動”，此時主軸正轉。選擇“手動”模式，將刀具快速移動至靠近工件左側，并保持一定的安全距離，切換“手輪”模式，讓刀具慢慢接近工件左側，刀具正好接觸工件左側時（可通過看切痕、看切屑判斷）將X 的相對坐標X1 清零，將刀具回退一定距離，遠離工件。再用同樣的方法將刀具接近工件右側，記下此時的相對坐標X2，移動刀具，當X 的相對坐標顯示值為X2/2 時，停止移動，選擇G54 坐標，輸入“X0.”點擊“測量”，即可把機床的實際坐標輸入G54坐標的X 值中。

Y 方向的對刀與X 方向方法一致。

給Z 方向進行對刀時，讓刀具緩慢接觸工件上表面，刀具正好接觸工件上表面時（依舊通過看切痕、看切屑判斷），停止移動，選擇G54 坐標，輸入“Z0.”點擊“測量”，將Z 的實際坐標輸入G54 坐標中，Z 軸對刀完成。

X、Y、Z 對刀完成，G54 坐標如圖4。

圖4 G54 坐標的設定

（5）驗刀：選擇“MDI”模式，點擊“程序”-“MDI”，輸入G90G54G01X0Y0Z20M03S800,點擊“循環(huán)啟動”，刀具移動至X0、Y0、Z20 處，表明對刀無誤。如圖5 所示。

圖5 驗刀

（6）自動加工：因考慮刀具半徑的影響，加工前，先設置刀具的偏置值為6 mm，即在D01 中輸入6。

選擇“編輯”模式，輸入“O1”單擊“↓”，即可建立O1 程序。選擇“文件”-“打開”，導入程序，切換“自動”模式，可查看刀路情況，判斷刀路的正誤。點擊“循環(huán)啟動”，機床自行加工出圓弧凸臺。由于加工后零件有余量，仍需修改刀具偏置值，多執(zhí)行幾次程序去除余量，最終加工后的工件如圖6 所示。

圖6 仿真結果

3 斯沃仿真軟件在數(shù)控教學上應用的優(yōu)勢與不足

通過使用斯沃仿真軟件對圓弧凸臺零件進行仿真加工，結合教學實際情況，發(fā)現(xiàn)斯沃仿真軟件在數(shù)控教學上有優(yōu)勢，同時也存在一些不足。

3.1 優(yōu)勢

（1）機床仿真加工代入感強：斯沃仿真軟件可以直觀顯示數(shù)控銑床的結構組成和正負方向的運動情況，方便教師講解機床原點、參考點、加工原點的異同[2]。教師可以根據(jù)教學實際情況對機床部件進行顯示、隱藏，軟件中加工聲效、切削液、切屑等符合實際加工場景，代入感強。

（2）支持多種形式程序的導入并驗證程序的正誤：仿真軟件中，可在操作面板中手動輸入程序或者直接導入手工編寫的NC 程序，由Mastercam、UG 等生成的程序亦可導入[3]。導入程序后，可在“自動”模式中查看刀路，以此判斷程序的正誤。

（3）有歷史記錄功能、評分功能：仿真軟件中，可以對學生的操作過程進行全面記錄，并根據(jù)操作情況打分，既節(jié)省了教師的工作時間，又可以了解學生對知識的掌握程度。

3.2 不足

（1）仿真軟件無法模擬出實操的真實感受：軟件中只是通過鼠標點擊操作，沒有實操的觸感[4]；沒有加工環(huán)境對學生衣著方面的要求，不像在車間，要求學生穿長袖長褲，戴帽子，不能佩戴任何首飾，以確保操作安全；也沒有刀具安裝、工件測量、工件裝夾的實際操作，只是由軟件自動完成。

（2）仿真軟件無法模擬出實操加工中切削用量對零件的影響：實際加工中，切削用量三要素對加工零件產(chǎn)生影響，但仿真加工無法體現(xiàn)實際加工后工件表面粗糙度、毛刺、加工余量、實際尺寸等情況，單靠一個仿真軟件的教學，難以保證上課質(zhì)量。

4 結語

斯沃仿真軟件的使用，可以讓學生提前了解加工的整個流程，明白規(guī)范操作的重要性，給教學帶來了便利。可軟件只是對實操的一種模擬，不可能完全替代實操。只有將仿真與實操相結合，學生才能更好地學會數(shù)控編程及操作，增強學生的動手能力。