宇龙数控加工仿真系统说明书文档格式.doc

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图1.3选择机床及系统操作

图1.4宇龙数控加工仿真系统3.7版FANUC0i铣床仿真加工系统界面

2工件的使用

（1）定义毛坯

打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择“”，如图1.5（a）箭头所示，系统弹出定义毛坯的对话框，有长方形和圆形两种毛坯可供选择，如图1.5（b）、（c）所示。

（a）定义毛坯菜单（b）长方形毛坯定义（c）圆形毛坯定义

图1.5　毛坯定义操作

在定义毛坯对话框中，各字段的含义如下：

名字：

在毛坯名字输入框内输入毛坯名，也可使用缺省值；

形状：

在毛坯形状框内点击下拉列表，选择毛坯形状。

铣床、加工中心有两种形状的毛坯供选择，长方形毛坯和圆柱形毛坯，车床仅提供圆柱形毛坯；

材料：

在毛坯材料框内点击下拉列表，选择毛坯材料。

毛坯材料列表框中提供了多种供加工的毛坯材料，可根据需要在“材料”下拉列表中选择毛坯材料

毛坯尺寸：

点击尺寸输入框，即可改变毛坯尺寸，单位：

毫米。

完成以上操作后，按“确定”按钮，保存定义的毛坯并且退出本操作，也可按“取消”按钮，退出本操作。

（a）零件模型（b）导出零件模型菜单（c）导入零件模型菜单

图1.6零件模型导出导入

（2）导出零件模型

对于经过部分加工的工件，打开菜单“文件/导出零件模型”，系统弹出“另存为”对话框，在对话框中输入文件名，按保存按钮，就可将这个未完成加工的零件保存为零件模型，可在以后放置零件时通过导入零件模型而调用。

如图1.6（a）、（b）所示。

（3）导入零件模型

机床在加工零件时，除了可以使用原始的毛坯，还可以对经过部分加工的毛坯进行再加工。

经过部分加工的毛坯称为零件模型，可以通过导入零件模型的功能调用零件模型。

打开菜单“文件/导入零件模型”，若已通过导出零件模型功能保存过成型毛坯，则系统将弹出“打开”对话框，在此对话框中选择并且打开所需的后缀名为“PRT”的零件文件，则选中的零件模型被放置在工作台面上，如图1.6（c）所示。

此类文件为已通过“文件/导出零件模型”所保存的成型毛坯。

（4）使用夹具

在仿真铣床系统界面中，打开菜单“零件/安装夹具”命令或者在工具条上选择图标，打开选择夹具操作对话框。

如图1.7所示。

在“选择零件”列表框中选择已定义毛坯。

在“选择夹具”列表框中间选夹具，长方体零件可以使用工艺板或者平口钳，圆柱形零件可以选择工艺板或者卡盘。

如图1.7（a）、（b）所示。

（a）工艺板装夹（b）平口钳装夹

图1.7安装夹具

需要指出的是，“夹具尺寸”成组控件内的文本框仅供用户修改工艺板的尺寸，对平口钳无效。

另外，“移动”成组控件内的按钮供调整毛坯在夹具上的位置使用。

在本系统中，铣床和加工中心也可以不使用夹具，车床没有这一步操作。

（5）放置零件

打开菜单“零件/放置零件”命令或者在工具条上选择图标，系统弹出选择零件、安装零件对话框。

如图1.8所示。

图1.8“选择零件”对话框

在列表中点击所需的零件，选中的零件信息加亮显示，按下“安装零件”按钮，系统自动关闭对话框，零件和夹具（如果已经选择了夹具）将被放到机床上。

对于卧式加工中心还可以在上述对话框中选择是否使用角尺板。

如果选择了使用角尺板，那么在放置零件时，角尺板同时出现在机床台面上。

如果经过“导入零件模型”的操作，对话框的零件列表中会显示模型文件名，若在类型列表中选择“选择模型”，则可以选择导入零件模型文件，如图1.9所示（a）。

选择后零件模型即经过部分加工的成型毛坯被放置在机床台面上。

如图1.9（b）所示。

（a）选择零件模型对话框（b）安装零件模型

图1.9选择零件模型

（6）调整零件位置

零件放置安装后，可以在工作台面上移动。

毛坯在放置到工作台（三爪卡盘）后，系统将自动弹出一个小键盘（铣床、加工中心如图1.10（a），车床如图1.10（b）），通过按动小键盘上的方向按钮，实现零件的平移和旋转或车床零件调头。

小键盘上的“退出”按钮用于关闭小键盘。

选择菜单“零件/移动零件”也可以打开小键盘，如图1.10（c）所示。

（a）铣床零件移动对话框（b）车床移动零件对话框（c）移动零件菜单

图1.10移动零件

（7）使用压板

铣床、加工中心安装零件时，如果使用工艺板或者不使用夹具时，可以使用压板。

1）安装压板打开菜单“零件/安装压板”。

系统打开“选择压板”对话框。

如图1.11所示。

a）安装压板（b）移动压板

图1.11移动零件

对话框中列出各种安装方案，拉动滚动条，可以浏览全部可能方案，选择所需要的安装方案。

在“压板尺寸”中可更改压板长、高、宽。

范围：

长30-100；

高10-20；

宽10-50。

按下“确定”以后，压板将出现在台面上。

2）移动压板打开菜单“零件/移动压板”，系统弹出小键盘。

操作者可以根据需要平移压板，（但是不能旋转压板）。

首先用鼠标选中需移动的压板，被选中的压板颜色变成灰色，如图1.11（b）所示，然后按动小键盘中的方向按钮操纵压板移动。

3）拆除压板打开菜单“零件/拆除压板”，可拆除压板。

3选择刀具

打开菜单“机床/选择刀具”，或者在工具条中选择“”图标，系统弹出刀具选择对话框。

（1）车床选刀

系统中数控车床允许同时安装8把刀具。

对话框图2-15

图1.12车刀选择对话框

1）选择车刀

①在对话框左侧排列的编号1~8中，选择所需的刀位号。

刀位号即车床刀架上的位置编号。

被选中的刀位编号的背景颜色变为蓝色；

②指定加工方式，可选择外圆加工或内圆加工；

③在刀片列表框中选择了所需的刀片后，系统自动给出相匹配的刀柄供选择；

④选择刀柄，当刀片和刀柄都选择完毕，刀具被确定，并且输入到所选的刀位中。

旁边的图片显示其适用的方式

2）刀尖半径显示刀尖半径，允许操作者修改刀尖半径，刀尖半径可以是0。

单位：

mm。

3）刀具长度显示刀具长度，允许修改刀具长度。

刀具长度是指从刀尖开始到刀架的距离。

4）输入钻头直径当在刀片中选择钻头时，“钻头直径”一栏变亮，允许输入直径。

5）删除当前刀具在当前选中的刀位号中的刀具可通过“删除当前刀具”键删除。

6）确认选刀选择完刀具，完成刀尖半径（钻头直径），刀具长度修改后，按“确认退出”键完成选刀。

或者按“取消退出”键退出选刀操作。

（2）数控铣床和加工中心选刀

1）按条件列出工具清单筛选的条件是直径和类型，具体操作方法如下：

①在“所需刀具直径”输入框内输入直径，如果不把直径作为筛选条件，请输入数字“0”。

②在“所需刀具类型”选择列表中选择刀具类型。

可供选择的刀具类型有平底刀，平底带R刀，球头刀，钻头，镗刀等。

③按下“确定”，符合条件的刀具在“可选刀具”列表中显示。

2）指定序号

在对话框的下半部中指定序号，如图1.13所示。

这个序号就是刀库中的刀位号。

铣床只有一个刀位。

卧式加工中心允许同时选择20把刀具，立式加工中心允许同时选择24把刀具。

图1.13铣床和加工中心指定刀位号

3）选择需要的刀具先用鼠标点击“已经选择刀具”列表中的刀位号，再用鼠标点击“可选刀具”列表中所需的刀具，选中的刀具对应显示在“已经选择刀具”列表中选中的刀位号所在行，按下“确定”完成刀具选择。

4）输入刀柄参数操作者可以按需要输入刀柄参数。

参数有直径和长度两个。

总长度是刀柄长度与刀具长度之和。

5）删除当前刀具按“删除当前刀具”键可删除此时“已选择的刀具”列表中光标停留的刀具。

6）确认选刀选择完刀具，按“确认”键完成选刀。

或者按“取消”键退出选刀操作。

铣床的刀具装在主轴上。

立式加工中心的刀具全部在刀库中，卧式加工中心装载刀位号最小的刀具，其余刀具放在刀架上，通过程序调用。

4视图变换的选择

在工具栏中图标的含义是视图变换操作，他们分别对应着主菜单“视图”下拉菜单的“复位”、“局部放大”、“动态缩放”、“动态平移”、“动态旋转”、“左侧视图”、“右侧视图”、“俯视图”、“前视图”等命令，对机床工作区进行视图变化操作。

视图命令也可通过将鼠标置于机床显示工作区域内，点击鼠标右键，在弹出的浮动菜单里来进行相应的选择。

操作时将鼠标移至机床显示区，拖动鼠标，即可进行相应操作。

5控制面板切换

在“视图”菜单或浮动菜单中选择“控制面板切换”，或在工具条中点击“”，即完成控制面板切换。

选择“控制面板切换”时，面板状态如图1.2和1.4所示，这里系统根据机床选择，显示了FANUC0i完整数控加工仿真界面，可完成机床回零、JOG手动控制、MDI操作、编程操作、参数输入和仿真加工等各种基本操作。

在未选择“控制面板切换”时，面板状态如图1.14所示，屏幕显示为机床仿真加工工作区，通过菜单或图标可完成零件安装、选择刀具、视图切换等操作。

（a）车床（b）铣床

图1.14控制面板切换

6“选项”对话框

在“视图”菜单或浮动菜单中选择“选项”或在工具条中选择“”，在对话框中进行设置。

如图1.15所示，包括6个选项。

1）仿真加速倍率设置的速度值是用以调节仿真速度，有效数值范围从1到100；

2）开/关设置仿真加工时的视听效果；

3）机床显示方式用于设置机床的显示，其中透明显示方式可方便观察内部加工状态；

4）机床显示状态用于仅显示加工零件或显示机床全部的设置；

5）零件显示方式用于对零件显示方式的设置，有3种方式；

6）如果选中“对话框显示出错信息”，出错信息提示将出现在对话框中；

否则，出错信息将出现在屏幕的右下角。

图1.15“选项”对话框

1.2FANUC0i数控系统仿真面板操作

宇龙数控加工仿真系统的数控机床操作面板由LCD/MDI面板和机床操作面板两部分组成，如图1.16所示。

这里，我们选择FANUC0i机床系统来说明本数控加工仿真系统的操作，以后没有指明什么系统，都是指FANUC0i机床系统，不再说明。

LCD/MDI面板为模拟7.2＇LCD显示器和一个MDI键盘构成（上半部分），用于显示和编辑机床控制器内部的各类参数和数控程序；

机床操作面板（下半部分）则由若干操作按钮组成，用于直接对仿真机床系统进行激活、回零、控制操作和状态设定等。

1.16FANUC0i标准铣床系统面板

1.2.1机床准备

机床准备是指进入数控加工仿真系统后，针对机床操作面板，释放急停、启动机床驱动和各轴回零的过程。

进入本仿真加工系统后，就如同面对实际机床，准备开机的状态。

1激活机床

检查急停按钮是否松开至状态，若未松开，点击急停按钮，将其松开。

按下操作面板上的“启动”按钮，加载驱动，当“机床电机”和“伺服控制”指示灯亮，表示机床已被激活。

2机床回参考点

在回零指示状态下（回零模式），选择操作面板上的X轴，点击“+”按钮，此时X轴将回零，当回到机床参考点时，相应操作面板上“X原点灯”的指示灯亮，同时LCD上的X坐标变为“0.000”，如图1.17（a）所示。

依次用鼠标右键点击Y，Z轴，再分别点击“+”按钮，可以将Y和Z轴也回零，回零结束时LCD显示的坐标值（XYZ：

0.000,0.000,0.000）和操作面板上的指示灯亮为回零状态，机床运动部件（铣床主轴、车床刀架）为返回到机床参考点，故称为回零，如图1.17（a）所示。

车床只有X，Z轴，LCD对两轴的显示为（XZ：

390,300），其回零状态如图1.17（b）所示。

（a）铣床回零（b）车床回零

图1.17仿真铣床、车床回零状态

1.2.2对刀

数控程序一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工件加工坐标系与机床坐标系之间关系的过程。

下面我们具体说明铣床（立式加工中心）对刀和车床对刀的基本方法。

需要指出，以下对刀过程说明时，对于铣床及加工中心，将工件上表面左下角（或工件上表面中心）设为工件坐标系原点，对于车床工件坐标系设在工件右端面中心。

1铣床及卧式加工中心对刀

（1）X，Y轴对刀

一般铣床及加工中心在X，Y方向对刀时使用的基准工具包括刚性芯棒和寻边器两种。

点击菜单“机床/基准工具…”，在弹出的基准工具对话框中，左边的是刚性芯棒基准工具，右边的是寻边器。

如图1.18所示。

图1.18铣床对刀基准工具

1）刚性芯棒对刀

刚性芯棒采用检查塞尺松紧的方式对刀，同时，我们将基准工具放置在零件的左侧（正面视图）对刀方式，参看图1.19，具体过程如下。

①X轴方向对刀

点击机床操作面板中手动操作按钮，将机床切换到JOG状态，进入“手动”方式；

首先，我们选择工件毛坯尺寸120×

120×

30mm为例，平口钳装夹，然后打开菜单“机床/基准工具”，选择刚性芯棒，按“确定”按钮，为主轴装上基准芯棒，点击MDI键盘上的，使LCD界面上显示坐标值。

然后，利用操作面板上的选择轴按钮，单击选择X轴，再通过轴移动键，采用点动方式移动机床，将装有基准工具的机床主轴在X方向上移动到工件左侧，借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，调整工作区大小到图1.19所示的大致位置。

图1.19刚性芯棒X向对刀

接着，取正向视图，点击菜单“塞尺检查/1mm”，安装塞尺如图1.20所示。

图1.20刚性芯棒塞尺对刀

点击机床操作面板上手动脉冲键，切换到手轮方式，点击操作面板右下角的“H”拉出手轮，选中X轴，调整手轮倍率。

按鼠标右键为主轴向X轴“－”方向运动，按鼠标左键为主轴向X轴“+”方向运动，如此移动芯棒，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：

合适”，如图1.21。

记下塞尺检查结果为“合适”时LCD界面中显示的X坐标值（本例中为“-568.000”），此为基准工具中心的X坐标，记为X1；

将基准工件直径记为X2（可在选择基准工具时读出），将塞尺厚度记为X3，将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为X4，则：

工件上表面左下角的X向坐标为：

基准工具中心的X坐标+基准工具半径+塞尺厚度，即：

X=X1+X2/2+X3；

图1.21X方向对刀合适

本例中：

X=－568+7+1=－560mm；

（左下角）

如果以工件上表面中心为工件坐标系原点，其X向坐标则为：

基准工具中心的X的坐标+基准工具半径+塞尺厚度+零件长度的一半。

即：

X=X1+X2/2+X3+X4/2；

X=－568+7+1+60=－500mm；

（中心原点）

②Y轴方向对刀

在不改变Z向坐标的情况下，我们将刚性芯棒在JOG手动方式下移动到零件的前侧，同理可得到工件上表面左下角的Y坐标：

Y=Y1+Y2/2+Y3；

Y=－483+7+1=－475mm；

或工件上表面中心的Y坐标为：

Y=Y1+Y2/2+Y3+Y4/2；

Y=－483+7+1+60=－415mm；

需要指出的是，如果我们将基准工具放置在零件的右侧以及后侧对刀时，则以上公式中的“+”同时必须改为“－”，如此才能得到同样正确的结果。

完成X，Y方向对刀后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”将塞尺收回；

点击操作面板手动操作按钮，机床切换到JOG手动方式，选择Z轴，将主轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具，装上铣削刀具，准备Z向对刀。

2）寻边器对刀

寻边器有固定端和测量端两部分组成。

固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。

在测量时，主轴以400rpm左右旋转。

通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，让测量端接触基准面。

在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。

当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。

当测量端和固定端的中心线重合时，如果继续微量（1µ

m就足够）进给，那么在原进给的垂直方向上，测量端瞬间会有明显的偏出，出现明显的偏心状态，表示对刀完成，这就是偏心寻边器对刀的原理。

而那个固定端和测量端重合的位置（主轴中心位置）就是它距离工件基准面的距离，等于测量端的半径。

①X轴方向对刀

与刚性芯棒对刀时一样，我们仍然选用120×

30mm的工件毛坯尺寸，装夹方法也一样，就是在主轴上装的基准工具换成偏心寻边器而已。

具体操作方法也类似，先让装有寻边器的主轴靠近工件左侧，区别是在碰到工件前使主轴转动起来，正反转均可，寻边器未与工件接触时，其测量端大幅度晃动。

接触后晃动缩小，然后手轮方式移动机床主轴，使寻边器的固定端和测量端逐渐接近并重合，如图1.22所示，若此时再进行X方向的增量或手轮方式的小幅度进给时，寻边器的测量端突然大幅度偏移，如图1.23所示。

即认为此时寻边器与工件恰好吻合。

图1.22寻边器X方向对刀

图1.23X方向继续微量进给突然Y向大幅度偏移

记下寻边器与工件恰好吻合时LCD界面中的X坐标值（本例中为“-565.000”），见图1.22，此为基准工具中心的X坐标，记为X1；

将基准工件直径记为X2（可在选择基准工具时读出），将定义毛坯数据时设定的零件长度记为X3，则：

基准工具中心的X坐标+基准工具半径，即：

X=X1+X2/2；

X=－565+5=－560mm；

基准工具中心的X的坐标+基准工具半径+零件长度的一半。

X=X1+X2/2+X3/2；

X=－565+5+60=－500mm；

在不改变Z向坐标和主轴旋转的情况下，我们将主轴在JOG手动方式下移动到零件的前侧，并使寻边器的固定端和测量端重合、偏心，如图1.24、1.25所示。

图1.24寻边器Y方向对刀

图1.25寻边器Y方向对刀偏心

同理可得到工件上表面左下角的Y坐标：

Y=Y1+Y2/2；

Y=－480+5=－475mm；

Y=Y1+Y2/2+Y3/2；

Y=－480+5+60=－415mm；

显然，用寻边器对刀，获得的X/Y工件原点坐标值与刚性芯棒对刀的结果是完全一样的。

另外，在计算坐标值时，我们还是要注意，如果我们将基准工具放置在零件的右侧以及后侧对刀时，则以上公式中的“+”仍然同时必须改为“－”，如此才能不出问题。

同样，完成X，Y方向对刀后，点击操作面板手动操作按钮，机床切换到JOG手动方式，选择Z轴，将主轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具，装上铣削刀具，准备Z向对刀。

（2）Z轴对刀

铣床对Z轴对刀时采用的是实际加工时所要使用的刀具，塞尺检查法。

点击菜单“机床/选择刀具”或点击工具条上的小图标，选择所需刀具。

在操作面板中点击手动键，将机床切换到JOG手动方式；

为主轴装上实际加工刀具，点击MDI键盘上的，使LCD界面上显示坐标值。

同样，在操作面板上的选择轴按钮，单击选择Z轴，再通过轴移动键，采用点动方式移动机床，将装有刀具的机床主轴在Z方向上移动到工件上表面的大致位置。

类似在X，Y方向对刀的方法进行塞尺检查，得到“塞尺检查：

合适”时Z的坐标值，记为Z1，如图1.26所示。

则相应刀具在工件上表面中心的Z坐标值为：

Z1－塞尺厚度。

本例中，选择ø

8mm的平底铣刀，在仿真系统中的编号为DZ2000-8，由图1.26可知，塞尺检查合适时的Z坐标值为－347.000，所以，刀具在工件上平面的坐标值为－348.000（此数据与工件的装夹位置有关）。

图1.26铣床的Z向塞尺对刀

当工件的上表面不能作为基准或切削余量不一致时，可以采用试切法对刀。

在操作面板中点击手动键，为主轴装上实际加工刀具，将机床切换到JOG手动方式；

点击MDI键盘上的，使LCD界面上显示坐标值。

打开菜单“视图/选项…”中“声音开”和“铁屑开”选项。

点击操作面板上的主轴正转键，使主轴转动；

点击操作面板上的“－”按钮，切削零件，当切削的声音刚响起时停止，使铣刀将零件切削小