數(shù)控仿真軟件在數(shù)控車床試切對刀教學(xué)中的應(yīng)用

韓志引 吳慧君 夏山鵬

摘要：工件坐標系的設(shè)定及對刀是數(shù)控加工中重要而關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，筆者通過上海宇龍數(shù)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(xué)中可增強學(xué)生對數(shù)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(guān)鍵詞：數(shù)控仿真 工件坐標系 試切法對刀 數(shù)控車床

數(shù)控車床作為當今使用最廣泛的數(shù)控機床之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過程序控制自動完成內(nèi)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(shù)控車床的加工中占有非常重要的地位，而在數(shù)控車床理論教學(xué)過程中，學(xué)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(xué)生對對刀過程的理解，可以使用數(shù)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(chǔ)。

而在現(xiàn)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?；谏鲜銮闆r，本文結(jié)合實例詳細介紹了寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate數(shù)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(tǒng)數(shù)控車床正常開啟步驟：NC啟動—旋轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)控車床內(nèi)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(shù)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(shù)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(qū)別的，接下來用試切法對刀完成工件坐標系的設(shè)定，如圖1所示。

2 數(shù)控仿真軟件操作

2.1 準備工作 教學(xué)中使用上海宇龍數(shù)控加工仿真軟件中寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate數(shù)控車床進行教學(xué)。打開仿真軟件，首先選擇機床，選擇的是FANUC Oi mate控制系統(tǒng)中的寶雞機床廠SK50P-FANUC Oi mate 數(shù)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(shù)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(shù)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(chuàng)建成功。接下來創(chuàng)建工件坐標系，即用試切法對刀方式完成工件坐標系的創(chuàng)建，在創(chuàng)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(shù)控面板上的“手動方式”，點擊“主軸正轉(zhuǎn)”讓主軸旋轉(zhuǎn)，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(fā)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(shù)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(yīng)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(yīng)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(shù)值之前，X方向不能移動，點擊數(shù)控面板上的“主軸停轉(zhuǎn)”，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(yīng)的軟鍵，在1號刀X軸中輸入測得來的數(shù)值，如圖3所示，點擊數(shù)控面板上的“刀具測量”，點擊CRT顯示器下方“測量”對應(yīng)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(zhuǎn)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(chuàng)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(tǒng)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(zhuǎn)，用手輪方式將2號外切槽刀沿-Z方向靠近工件，當?shù)毒吲c工件很接近時，將手輪的進給倍率調(diào)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(shù)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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)的數(shù)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(yīng)的軟鍵，如果不點擊“形狀”對應(yīng)的軟鍵，將會在“摩耗”中輸入對刀數(shù)值，造成工件坐標系創(chuàng)建的不正確性。

3 結(jié)束語

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

參考文獻：

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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(shù)、數(shù)控編程與操作及工程機械液壓、液力系統(tǒng)的故障診斷與維修。