数控加工仿真系统的基本功能

第7章数控加工仿真系统的基本功能数控加工仿真系统是为了满足企业数控加工培训和高校数控技术教学的需要而研制开发的。现在国内流行的数控加工仿真系统有很多，有上海宇龙数控加工仿真系统、南京宇航数控加工仿真系统、北京斐克数控加工仿真与远程教学系统等。使用这些软件一般可以实现数控车、数控铣和加工中心的加工全过程的仿真，其中包括毛坯定义与装夹，刀具选用与安装，零件坐标系的设置，数控程序输入、编辑和调试，加工以及各种错误检测功能。下面以上海宇龙数控仿真系统4.0（界面如图7-1所示）为例，来介绍数控加工仿真系统的基本功能。这些功能为我们有效地使用数控加工仿真系统提供了便利。这些基本功能主要通过数控加工仿真系统中的菜单命令和工具条中的控制按钮来实现。图7-1上海宇龙数控仿真系统界面1—菜单；2—工具条；3—浮动菜单；4—机床显示区；5—操作面板；6—系统面板。7.1文件管理的功能在上海宇龙数控仿真系统中，文件管理的所有操作均可通过点击主菜单命令“文件(F)”来实现，如图7-2所示。数控加工仿真中的文件是指项目文件，它所包括的内容有：机床、毛坯、已加工完成的零件、选用的刀具和夹具、零件与刀具安装位置和方式，输入的参数（包括工件坐标系、刀具长度和半径补偿值），输入的数控程序。图7-2文件(F)菜单7.1.1新建项目文件如图7-2所示，点击点击菜单“文件\新建项目”，就会添加一个新的加工项目，此时，一切参数均被复位，虚拟机床上没有刀具、零件，数控系统处于关闭状态。7.1.2点击项目文件如图7-2所示，点击菜单“文件\点击项目”，就会出现如图6-3所示的对话框，点击选中的项目文件夹，在文件夹中选中并点击后缀名为“.MAC”的文件，就会点击一个仿真实例，它保存原仿真加工过程的参数、刀具、毛坯及零件成品、零件与刀具安装位置和方式及输入的数控程序等等。我们可以在此环境中继续进行上次未完成加工或进行一次新的加工。图7-3点击项目对话框7.1.3保存项目文件点击菜单“文件\保存项目”或“文件\另存项目”，将会弹出选择保存类型对话框，如图7-4所示，选择需要保存的内容，按下【确定】按钮，将会弹出“另存为”对话框，如图7-5所示，选择保存目录，在文件名编辑框中写入项目名称，按下“确认”按钮就可以实现一个项目文件的保存。如果需要以新的项目名保存，则选择“另存项目”，操作同上。图7-4文件保存类型对话框图7-5文件“另保存”对话框保存项目时，系统自动以用户给予的文件名建立一个文件夹，所有内容都放在该文件夹之中，若不选择目录，该文件夹默认保存在工作目录相应的机床系统文件夹内。如本软件安装于D:\，使用FANUC系统仿真，则项目文件保存在“D:\Example\FANUC”。7.1.4零件模型的导入/导出点击菜单“文件\导入零件模型”或“文件\导出零件模型”，将弹出“点击”对话框，选择对应的项目文件，双击鼠标，将会出现以“.PRT”为后缀的零件模型的文件，按下【确定】按钮，在机床上就会安装有该零件，我们可以对它进行操作。例如：经过部分加工的成型毛坯希望作为零件模型予以保存，则点击菜单“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，此零件模型即被保存。注意一点，车床零件模型只能供车床导入和加工，铣床和加工中心的零件模型只能供铣床和加工中心导入和加工。为了保证导入零件模型的可加工性，在导出零件模型时，最好在起文件名时合理标识机床类型。7.2视图操作的功能我们这里所说的“视图”就是指对虚拟机床的观察视角，为了方便操作，常常要从不同角度进观测虚拟机床加工的情况，这时就要对视图的缩放、平移、旋转及各视图的切换。常用的工具有主菜单命令“视图(V)”（如图7-6所示）、浮动菜单（如图7-7所示）、视图工具栏（如图7-8所示）三种，使用这三种工具即可实现视图的各种操作。图7-6视图(V)菜单图7-8视图工具栏图7-7浮动菜单7.2.1视图的复位要使经过缩放或平移、旋转的视图恢复原状，则要进行视图复位操作。第一种方法：点击菜单“视图(V)/复位”。第二种方法：点击工具栏中的按钮。第三种方法：在虚拟机床视图中某处点击鼠标左键，将会弹出浮动菜单，如图所示，选择“复位”。7.2.2视图的局部放大在进行对刀操作，常常要进行视图的局部放大操作。第一种方法：点击菜单“视图(V)/局部放大”，光标变为状，将光标移到机床上需要放大的部位，按下并拖动鼠标左键，随着鼠标的拖动，该部位周围出现一个方框，鼠标拖动的越远，方框越大，将被放大的区域也就越大至合适大小时松开鼠标，方框所在区域被放大。第二种方法：点击工具栏中的按钮，后面的操作同第一种方法。第三种方法：在浮动菜单上选择“局部放大”，后面的操作同第一种方法。7.2.3视图的动态缩放在观察加工情况时，常常要进行视图的动态缩放操作。第一种方法：点击菜单“视图(V)/动态缩放”，光标变为状，此时鼠标轮向前推动，则视图放大，鼠标轮向后推动，则视图缩小。第二种方法：点击工具栏中的按钮，后面的操作同第一种方法。第三种方法：在浮动菜单上选择“动态缩放”，后面的操作同第一种方法。第四种方法：点击菜单“视图(V)/触摸屏工具”，将会点击触摸屏工具箱，如图7-9所示。点击按钮，视图以一定比例放大一次，按住不放，则视图会持续放大，直至达到要求，松开该按钮。点击按钮，视图以一定比例缩小一次，按住不放，则视图会持续缩小，直至达到要求，松开该按钮。点击【关闭工具箱】按钮即可关闭触摸屏工具箱。图7-9触摸屏工具箱7.2.4视图的平移在执行局部放大或动态缩放时，会使视图全部或部分移出视眼范围，这时就要进行视图的平移。第一种方法：点击菜单“视图(V)/动态平移”，光标变为状，此时移动鼠标就可实现向任意方向的平移。第二种方法：点击工具栏中的按钮，后面的操作同第一种方法。第三种方法：在浮动菜单上选择“动态平移”，后面的操作同第一种方法。7.2.5视图的切换在对刀或观察加工情况时，常常需要进行视图的切换，使机床、工件与刀具处于不同的视角。第一种方法：点击菜单“视图(V)/前视图”，或“视图(V)/俯视图”，或“视图(V)/左侧视图”，或“视图(V)/右侧视图”。第二种方法：工具栏中的、、、按钮分别对应左视图、右视图、俯视图、前视图，点击各按钮，就可使机床处于不同的视角。第三种方法：在浮动菜单上选择“前视图”，或“俯视图”，或“左侧视图”，或“右侧视图”。7.2.6视图的旋转在对刀或观察加工情况时，常见的几种视图不能使虚拟机床处于一个很好的视角，这时就要进行视图的旋转操作。第一种方法：点击菜单“视图(V)/动态旋转”。第二种方法：点击工具栏中的按钮。第三种方法：在浮动菜单上选择“动态旋转”。第四种方法：点击触摸屏工具按钮、、、，或视图工具栏上、、就可以实现视图沿轴向的旋转。7.2.7数控系统的显示/隐藏操作在进行对刀、参数设置与程序录入时，常常要显示数控系统，便于MDI操作。在加工或轨迹仿真时，常常要隐藏数控系统，以便于观察。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。7.2.8视图选项操作在“视图(V)”菜单或浮动菜单中选择“选项”或在工具条中选择“”，均可弹出“视图选项”对话框，如图7-10所示，在该对话框中可设置仿真环境。其中“仿真加速倍率”中的倍率值用以调节仿真速度，有效数值范围从1到100。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。在进行对刀时，常常将“机床显示状态”选为“隐藏”。图7-10“选项”对话框7.3机床类型选择的功能为了有针对性地对各类数控机床进行实操训练，数控加工仿真系统上设有机床类型选择的功能。在上海宇龙仿真系统中具体操作如下：点击菜单“机床/选择机床…”，或者点击工具条上的，均可弹出“选择机床”对话框，如图7-11所示。在该对话框中，可以选择机床的系统、类型及生产厂家，选择完后按【确定】按钮。图7-11选择机床对话框7.4刀具管理的功能各类数控机床刀具种类繁多，作为操作者必须根据加工工艺的要求正确选择刀具，为了实现刀具训练操作者选刀的能力，数控加工仿真系统也具有刀具选择与刀具装卸的功能。在上海宇龙仿真系统中具体操作如下：点击菜单“机床/选择刀具…”，或者点击工具条上的，均可弹出“刀具选择”对话框。根据机床类型的不同，刀具的类型与参数设置也不同，下面分为三种情况来说明刀具的操作过程。7.4.1车刀的管理在进行车床操作时，首先要根据工艺要求选择车刀。现在数控车床上使用车刀主要有焊接式车刀，机夹式车刀，可转位车刀，这三类车刀都有刀片与刀柄两部分组成，由于可转位车刀具有寿命高，不必刃磨的优点，现已普遍使用。数控加工仿真系统根据车刀的结构和使用特点，对其进行管理，我们可以通过该功能实现车刀的选择与装卸。在上海宇龙仿真软件中，主要有两种结构的车床：斜床身后置刀架数控车床，平床身前置刀架数控车床。其中前者允许同时安装8把刀具，如图7-12所示，后者允许同时安装5把刀具如图7-13所示。这两种车床刀具的选择与操作方法是一样的，我们就以斜床身后置刀架数控车床为例来说明。图7-12斜床身后置刀架数控车床车刀选择对话框图7-13平床身前置刀架数控车床车刀选择对话框1．选择车刀1）选择刀位如图7-12所示，斜床身数控车床的后置刀架可以安装8车刀，也就是共有1~8八个刀位，可以选择所需的刀位号，在该刀位安装刀具。2）选择刀片如图7-12所示，系统存有共有16类刀片，其中标准刀片与国标一致，定制刀片不是标准刀片。首先选择所需要的刀片类型，在下面的编辑框中将会显示该刀片对应的所有车刀的参数，然后根据加工工艺要求选择对应的车刀类型。1）选择刀柄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以供选择。一般根据加工类型及加工方向选择对应的刀柄。注意一点，对于斜床身后置刀架数控车床，在选择刀柄时刀柄的方向与加工方向正好相反。例如，要从尾座向夹盘加工外圆时，则要选取左手刀柄。当刀片和刀柄都选择完毕，系统会自动给出与之相匹配的所有刀具以供选择，列于刀柄列表框的下面的编辑框中，这时根据加工工艺要求选择刀具。若选用多把刀，则重复上面的操作就可完成对应刀位刀具的选择。按下【确定】按钮，所选刀具就安装到了刀架上，这时在机床显示区就可以看到刀具了。例7-1：某轴类零件外圆的加工工艺卡中有以下要求：机床：FANUC-0i斜床身数控车床，刀具：主偏角为95°、刀具半径为0.8。使用上海宇龙仿真系统的选刀操作如下。（1）用鼠标点击刀位“1”，该刀位编辑框改变颜色。（2）用鼠标点击V型标准刀片，根据刀尖半径的要求在下面对应的刀具类型中选择序号为“1”的VBT160408刀具。（3）由于该零件外圆的加工路线是由尾座向夹盘，则点击图6-12对话框的左手刀，根据主偏角的要求在下面编辑框的刀具中选择序号为“1”的刀具。这时，刀位号为“1”的位置就编辑好了一把满足工艺要求的车刀，点击对话框上的【确定】，该刀具就安装在刀架上了。2．卸下车刀在如图7-12、7-13所示的对话框中，选中已安装了刀具的刀位，按【卸下刀具】按钮就可将该刀位处刀具删除，重新选刀。7.4.2铣刀的管理铣刀的种类多，主要用于卧式铣床、立式铣床、数控铣床、加工中心上加工平面、台阶面、沟槽、切断、齿轮和成形表面等。数控加工仿真系统根据铣刀的参数和使用范围对其进行管理，我们可以通过该功能实现铣刀的选择与装卸。在上海宇龙仿真软件中，“选择铣刀”对话框，如图7-14所示。图7-14铣刀选择对话框1．选择铣刀1）粗选刀具由于铣刀种类繁多，可以根据工艺要求来粗选铣刀，这里所需的工艺参数有刀具直径和刀具的类型。基本操作如下：（1）以刀具直径为参考的粗选如果在加工中刀具直径有要求，如钻孔、扩孔等加工，则在“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，则输入数字“0”。（2）在刀具类型为参考的粗选如果在加工中对刀具的类型有要求，如加工平面时用平底刀，加工曲面时用球头刀，加工带圆角的内腔时用平底带R刀，则在“所需刀具类