宇龙数控车仿真实验操作

宇龙数控车床仿真软件的操作本章将主要介绍上海宇龙数控仿真软件车床的基本操作，在这一章节中主要以FANUC0I和SIEMENS802S数控系统为例来说明车床操控面板按钮功能、MDA键盘使用和数控加工操作区的设置。通过本章的学习将使大家熟悉在宇龙仿真软件中以上两个数控系统的基本操作，掌握机床操作的基本原理，具备宇龙仿真软件中其它数控车床的自学能力。就机床操作本身而言，数控车床和铣床之间并没有本质的区别。因此如果大家真正搞清楚编程和机床操作的的一些基本理论，就完全可以将机床操作和编程统一起来，而不必过分区分是什么数控系统、什么类型的机床。在编程中一个非常重要的理论就是在编程时采用工件坐标值进行编程，而不会采用机床坐标系编程，原因有二：其一机床原点虽然客观存在，但编程如果采用机床坐标值编程，刀位点在机床坐标系中的坐标无法计算；其二即使能得到刀位点在机床坐标系的坐标，进而采用机床坐标值进行编程，程序是非常具有局限性的，因为如果工件装夹的位置和上次的位置不同，程序就失效了。实际的做法是为了编程方便计算刀位点的坐标，在工件上选择一个已知点，将这个点作为计算刀位点的坐标基准，称为工件坐标系原点。但数控机床最终控制加工位置是通过机床坐标位置来实现的，因为机床原点是固定不变的，编程原点的位置是可变的。如果告诉一个坐标，而且这个是机床坐标，那么这个坐标表示的空间位置永远是同一个点，与编程原点的位置、操作机床的人都没有任何关系；相反如果这个坐标是工件坐标值，那么它的位置与编程原点位置有关，要确定该点的位置就必须先确定编程原点的位置，没有编程原点，工件坐标值没有任何意义。编程原点变化，这个坐标值所表示的空间位置也变化了，这在机床位置控制中是肯定不行的，所以在数控机床中是通过机床坐标值来控制位置。为了编程方便程序中采用了工件坐标值，为了加工位置的控制需要机床坐标值，因此需要将程序中的工件坐标转换成对应点的机床坐标值，而前提条件就是知道编程原点在机床中的位置，有了编程原点在机床坐标系中的坐标，就可以将工件坐标值转换成机床坐标值完成加工位置的控制，解决的方法就是通过对刀计算出编程原点在机床坐标系中的坐标。程序执行时实际上做了一个后台的工作，就是根据编程原点的机床坐标和刀位点在工件坐标系中的坐标计算出对应的机床坐标，然后才加工到对应的机床位置。这是关于编程的最基本理论，所有轮廓加工的数控机床在编程时都采用这样的理论，无论铣床、车床、加工中心等类型的机床，还是FANUC、SIEMENS、华中数控、广州数控等数控系统，数控机床都必须要对刀，原理都是完全相同的，而对刀设置工件坐标系或刀补则是机床操作中的核心内容，如果大家搞清楚这些理论对机床操作将十分具有指导意义。18.1实训目的本章主要使大家了解宇龙仿真软件车床的基本操作，熟悉并掌握FANUC0I数控车床的操作界面，在此基础上过渡并熟悉SIEMENS802S数控车床的界面和操作。18.2FANUC0i数控车床本节将主要介绍宇龙仿真软件FANUC0I数控车床的窗口界面、按钮功能和对刀等基本操作。18.2.1宇龙（FANUC0i）数控车仿真软件的进入和退出（1）在“开始\程序\数控加工仿真系统”菜单里点击“数控加工仿真系统”，或者在桌面双击图标以运行宇龙仿真系统，弹出登陆窗口如下图18-1所示。图18-1宇龙仿真软件登陆窗口选择“快速登陆”或输入“用户名”和“密码”即可进入数控系统。（2）点击工具栏中的按钮，弹出“选择机床”设置窗口，如18-2所示。图18-2机床选择窗口选择图18-2所示的“数控系统”、“机床类型”就进入FANUC0i数控标准铣床的机床界面。在选择前置刀架或后置刀架时，要注意的是前置刀架的车床X正方向指向操作者，后置刀架的车床X轴正方向远离操作者，但两者正方向的方位都符合以刀具远离工件表面为某方向的正方向的规定，且以前置刀架编写的程序在后置刀架的机床上完全不用修改都可以运行，所以在选择此选项时只要注意机床坐标轴的正方向的定义就可以了。（3）点击仿真软件窗口的“关闭”按钮就退出了仿真软件。18.2.2宇龙（FANUC0i）数控车仿真软件的工作窗口（1）机床操作面板区，FANUC0I车床标准面板如下图18-3所示。图18-3FANUC0I标准车床操作面板宇龙仿真软件中FANUC0I车床与FANUC0I铣床机床操作面板按钮布局和功能完全相同，这里就不再具体说明。（2）数控系统操作区，FANUC0I数控车床不同的机床生产厂家其机床操作面板不同，但数控系统操作面板布局功能却基本相同。下图18-4所示为FANUC0I标准车床的面板。图18-4FANUC0I车床数控操作区及MDI键盘18.2.3宇龙（FANUC0i）数控车仿真软件的基本操作宇龙仿真软件FANUC0I车床中坐标位置、与程序相关的操作、MDI功能、设定工件坐标系等操作与铣床的操作相同，因此车床中仅介绍与对刀有关的操作。同时希望大家根据编程和对刀的相关理论找出车床和铣床之间的内在联系。对刀的目的在于确定工件坐标系原点（编程原点）在机床坐标系中的位置，车床中调用工件坐标系的方法有两种，分别是G54～G59和T指令，因此对刀设置也有两种方法。一般情况下工艺人员将编程原点选择在工件右端面的中心，下面都以这种选择来进行说明。（1）设定工件坐标系G54～G59点击MDI键盘上的，进入刀补设置对话框，如下图18-5所示。图18-5刀具偏置补偿设置界面要设置补偿值或参数可输入刀补编号如“010”，然后点击“［ＮＯ检索］”，光标即可移动刀对应的刀补位置；或者通过光标移动到所需要的位置。进入刀补设置对话框以后，点击“［坐标系］”命令，进入工件坐标系设定的窗口，如下图18-6所示。图18-6工件坐标系设置界面要设置补偿值或参数可输入如“01”、“02”等，然后点击“［ＮＯ检索］”，光标即可移动刀对应的刀补位置，；例如输入“01”，点击“［ＮＯ检索］”命令后光标就快速移动到G54；或者通过光标移动到所需要的位置。如果机床操作者自己计算出G54的坐标，就在缓冲区直接输入数值后，点击“［+输入］”、“［输入］”来设定工件坐标系的值；或则机床操作者想通过对刀点的机床坐标和对刀点在工件坐标系中的坐标值让系统自动计算工件坐标位置，则可在缓冲区输入“X__”或“Y__”，然后点击“［测量］”命令，“X__”或“Y__”就是对刀点在工件坐标系中的坐标，与建立工件坐标系指令G50（FANUC系统）或G92（华中数控系统）原理相同。为了使读者能理解操作的原理，以下图18-7来进行说明编程原点、对刀点和机床原点的位置关系。图18-7编程原点、对刀点和机床原点的位置关系根据图18-7所示的位置对刀点在工件坐标系中的坐标位（50,15），因此建立工件坐标系指令程序段为G50X50.Z15.，对刀点在机床坐标系中的坐标为（-365.73,-315.62），G50指令建立工件坐标系的原理如如18-7所示，根据对刀的的机床坐标值及对刀点在工件坐标系的坐标值反推出编程原点在工件坐标系中的坐标值（-415.73,-330.62）。（2）T指令车床中另一种调用工件坐标系的方法就是通过T指令，格式为TXXXX，例如T0101、T0202、T0102等，前两位数表示刀具的刀位号，也就是刀具在刀架上对应的标号，后两位指的是刀补标号，刀位号和刀补编号可以相同也可以不同。点击MDI键盘上的，进入刀补设置对话框，如下图18-8所示。图18-8刀具补偿设置界面要设置补偿值或参数可输入如“01”、“02”等，然后点击“［ＮＯ检索］”，光标即可移动刀对应的刀补位置，；例如输入“010”，点击“［ＮＯ检索］”命令后光标就快速移动到010的位置；或者通过光标移动到所需要的位置。刀具补偿表包括两个菜单：［磨损］：刀具长度、宽度方向的磨损值。［形状］：指工件坐标系在机床坐标系中的坐标位置。调用刀补时刀具实际的补偿值为各方向对应的补偿值的代数和，当然也可以直接将刀具的磨损量补偿到刀具形状补偿中。形状补偿中X值减小，刀具会向X负方向多进刀，将剩余的余量加工掉，如果形状补偿中X值增大，刀具会向X正方向退刀，从而留出加工余量；形状补偿中Z值减小，刀具会向卡盘方向多进刀，形状补偿中Z值增大，刀具在Z方向会留初余量，实际加工中可以利用这样的方法反复调整刀补将刀具对的非常准确。R：刀尖圆弧半径补偿。T：刀尖方位。现在机夹式数控车刀的刀尖圆弧都标准化、系列化，在精加工时如果加工圆弧、锥面时必须使用刀尖圆弧半径补偿，否则刀尖圆弧半径越刀，加工误差越大。在加工柱面时则可不必使用刀尖圆弧半径补偿。如果已经在G54指令中通过前面介绍的方法计算出工件坐标的坐标，也可以将G54的坐标直接复制到刀具形状补偿数据中；当然如果用T指令方式计算的X、Z偏置值也可以直接复制到G54的坐标中。两个数据的含义完全相同，都指的是编程原点在工件坐标系中的坐标值。（3）对多把刀。在加工的过程中经常会使用两把以上的刀具，对两把刀和对两把以上的刀具道理是相同的，这里以对两把刀具来进行说明。例如加工某一零件，选择两把刀具：一把粗车刀具，一把精车刀具。将一号刀补设置在“01”，对刀时用一号刀具试切工件直径然后沿试切直径柱面退回，测量试切直径，在刀具形状补偿中输入“X__”，点击“测量”命令，系统计算出X方向刀偏，再用刀具试切端面，输入“Z0.”，点击“测量”命令，系统计算出Z方向刀偏；在MDI方式下换2号精车刀，将一号刀补设置在“02”，同样用刀具试切直径，测量试切直径后，在刀具形状补偿中输入“X__”，点击“测量”命令，系统计算出X方向刀偏；Z方向却不能再次试切端面，因为编程时一般情况下两把刀的编程原点选择为同一个点，只能用2号精车刀碰1号刀具试切的端面后，输入“Z0.”，点击“测量”命令，系统计算出Z方向刀偏。仔细思考的同学方法可能会提出一个问题：根据前面的介绍知道1号刀偏值指的就是编程原点在机床坐标系中的坐标，两把刀选择的编程原点为同一个点，在对刀的时候也是这样对的，2号刀偏值指的也是编程原点在机床坐标系中的坐标，机床原点位置没有变化，所以两个值应该对应相等才正确，可为什么实际不相等呢？其实原因很简单，理论上两者的值确实是应该相等的，但这两个值相等存在着一个重要假设，就是在编程时做了一个重要的假设：使用多把刀具时，为了编程计算坐标的方便，理想的认为两把或多把刀具的刀位点是重合的，也就是如下图18-9所示刀位点A与刀位点B是重合的。图18-9刀具到位点关系但这种情况是不可能出现，试想一下没有任何一个人在安装两把或多把刀具时能保证拖板不动时刀架旋转另一把刀具转入工位其刀尖位置和前一把刀的位置是重合的。也就是说编程时所做的假设是不成立的，这样就造成了很大的偏差，为了补偿这种偏差，所以通过偏移坐标系的方法来补偿。我们会发现如果刀具安装的长一点，X方向的偏置值会相应的大一点，刀具安装的靠右，X方向的偏置值会相应的小一点。如果我们能对刀补理解到这样，就说明大家正真理解了对刀的相关理论。17.2.4宇龙（FANUC0i）数控车仿真软件的操作实例下面以FANUC0i车床为例说明从工艺安排，刀具选择、工件安装、编程、对刀直到加工的全部操作步骤，加工的零件如下图18-10所示。图18-10加工零件示意图毛坯尺寸Φ50×105。根据零件轮廓安排加工过程如下表18-1所示。表18-1简易工艺过程安排程序编号：O0261工序一工序二加工位置零件右端加工位置零件左端编程原点右端面中心编程原点左端面中心装卡工件伸出最长装卡调头后工件伸出最长工步号刀具号刀补号工步内容工步号刀具号刀补号工步内容1T101粗车轮廓1T103调头粗车2T202精车轮廓2T204调头精车3T305车螺纹加工程序如下：O0261T0101；粗车轮廓M03S650G00X51.Z0.G01X-1.Z0.F0.1G00X51.Z1.；循环起点G71U1.5R1.G71P1Q2U0.5W0.F0.25N1G00X17.985Z1.G01X17.985Z0.G03X29.985Z-6.R6.G01X29.985Z-15.G01X39