宇龙数控加工仿真系统实验指导书.docx
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数控加工仿真实验指导书 (适用本、专科各专业) 数控编程仿真实验要求 一、实验目的 “数控机床加工程序编制”(简称数控编程)课程,是机械和机电等各类专业本、专科教学计划中开设的一门应用性和实践性很强的专业课程。学好本课程,不仅要掌握数控编程的基本理论知识和编程方法,更重要的是要通过一定的实践教学,在实践教学中运用所掌握的机械加工工艺知识、数控编程的理论知识、数控编程的方法编制零件加工程序,并完成对零件的数控加工。采用仿真软件在计算机上进行模拟加工,是完成这一实践教学的有效手段。因此,在各专业本、专科“数控编程”课程的教学计划中均设有“仿真实验”这一实践教学环节。其实验的目的是: 1. 熟悉并学会运用计算机仿真技术,模拟数控车床、数控铣床完成零件加工的全过程; 2. 为后续的“数控编程实训”,实地操作数控机床进行数控加工,积累和打下操作技能训练的基础。 二、实验要求 1. 熟悉并掌握FANUC 0i系统仿真软件面板操作过程; 2. 按给定车削零件图样,编制加工程序,在计算机上运用仿真软件,进行模拟加工; 3. 按给定铣削零件图样,编制加工程序,在计算机上运用仿真软件,进行模拟加工; 4. 按实验内容,编写实验报告。 三、课时安排 项目 内容 课时 仿真软件操作介绍 熟悉FANUC 0i系统面板操作过程 2(3) 车削仿真加工 按给定车削零件图样,编制加工程序,进行仿真加工 2(3) 铣削仿真加工 按给定铣削零件图样,编制加工程序,进行仿真加工 2(3) 注:表中课时带括号者,指实验学时可调整 四、实验报告编程内容 1. 简要叙述FANUC 0i系统仿真软件面板操作过程; 2. 按给定零件图样,编制的车削加工程序; 3. 按给定零件图样,编制的铣削加工程序。 五、指导书及联系题: 1. 数控加工仿真FANUC 0i系统面板操作简介 2. 仿真加工零件图样 2010年9月修订 宇龙数控加工仿真系统实验指导书 主要内容 n 基于FANUC 0i数控加工仿真系统的基本操作方法 n 基于FANUC 0i数控车床的仿真加工操作 n 基于FANUC 0i数控铣床的仿真加工操作 n FANUC 0i数控加工仿真实验 1 宇龙数控加工仿真系统基本操作方法 1.1 界面及菜单介绍 1.1.1 进入数控加工仿真系统 进入宇龙数控加工仿真系统3.7版要分2步启动,首先启动加密锁管理程序,然后启动数控加工仿真系统,过程如下: 鼠标左键点击“开始”按钮,找到“程序”文件夹中弹出的“数控加工仿真系统”应用程序文件夹,在接着弹出的下级子目录中,点击“加密锁管理程序”,如图1.1(a)所示。 (a) 启动加密锁管理程序 (b) 启动数控加工仿真系统 (c) 数控加工仿真系统登录界面 图1.1 启动宇龙数控加工仿真系统3.7版 加密锁程序启动后,屏幕右下方工具栏中出现的图表,此时重复上面的步骤,在二级子目录中点击数控加工仿真系统,如图1.1(b)所示,系统弹出“用户登录”界面,如图1.1(c)所示。 点击“快速登录”按钮或输入用户名和密码,再点击“登录”按钮,即可进入数控加工仿真系统。 1.1.2 机床台面菜单操作 用户登录后的界面,如图1.2所示。图示为FANUC 0i车床系统仿真界面,由四大部分构成,分别为:系统菜单或图标、LCD/MDI面板、机床操作面板、仿真加工工作区。 1 选择机床类型 LCD/MDI面板 系统菜单或图标 机床操作面板 仿真加工工作区 图1.2 宇龙数控加工仿真系统3.7版FANUC 0i车床仿真加工系统界面 打开菜单“机床/选择机床…”,或单击机床图标菜单,如图1.3(a)鼠标箭头所示,单击弹出“选择机床”对话框,界面如图1.3(b)所示。选择数控系统FANUC0i和相应的机床,这里假设选择铣床,通常选择标准类型,按确定按钮,系统即可切换到铣床仿真加工界面,如图1.4所示。 (a) 选择机床菜单 (b) 选择机床及数控系统界面 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FANUC 0i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 1.2 FANUC 0i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FANUC 0i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FANUC 0i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。 1.16 FANUC 0i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。 ① X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1.21 X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; 本例中: X=-568+7+1+60=-500mm; (中心原点) ② Y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; 本例中: Y=-483+7+1=-475mm; (左下角) 或工件上表面中心的Y坐标为: Y=Y1+Y2/2+Y3+Y4/2; 本例中: Y=-483+7+1+60=-415mm; (中心原点) 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(1µm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。 ① X 轴方向对刀 与刚性芯棒对刀时一样,我们仍然选用120×120×30mm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1.23 X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: 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,即: X=X1+X2/2; 本例中: X=-565+5=-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+零件长度的一半。即: X=X1+X2/2+X3 /2; 本例中: X=-565+5+60=-500mm; (中心原点) ② Y轴方向对刀 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; 本例中: Y=-480+5=-475mm; (左下角) 或工件上表面中心的Y坐标为: Y=Y1+Y2/2+Y3 /2; 本例中: Y=-480+5+60=-415mm; (中心原点) 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ø8mm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。 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,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。 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。 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部分,记下此时Z的坐标值,记为Z,即为工件表面某点处Z的坐标值,将来直接作为工件坐标系原点Z方向的零值点。 (3)设置工件加工坐标系 通过对刀得到的坐标值(X、Y、Z)即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。要将此点作为工件坐标系原点,还需要一步工作,即采用坐标偏移指令G92或G54~G59来认可。 1)G92设定时 必须将刀具移动到与工件坐标系原点有确定位置关系(假设在XYZ轴上的距离分别为α、β、γ)的点,那么,该点的在机床坐标系中坐标值是(X+α、Y+β、Z+γ),然后通过程序执行G92 XαYβZγ,而得到CNC的认可。 2)G54设定时 只要将对刀数据(XYZ)送入相应的参数中即可。这里以对刀获得的数据来说明设置的过程。我们以工件上表面左下角作为工件坐标系原点,并设入G54工件坐标系。 在上例中,以工件上表面左下角为工件原点的对刀数据分别为(-560.000,-475.000,-348.000),假设我们设置到到默认的G54偏移中,设置的过程如下: 点击,系统转到MDI状态,点击进入参数设置画面,如图1.27,点击“坐标系”软键,进入图1.28画面,按MDI面板上的光标键,使光标停在图1.28亮条处,键入:-560.000,点击MDI面板的键,同理,输入YZ的坐标-475.000和-348.000,设置完毕后,系统就已经转换到默认的G54工件坐标系显示了,如图1.29、1.30所示。 图1.27 参数设置画面 图1.28 工件坐标系设置画面 图1.29 G54工件坐标系设定 图1.30 当前刀具在G54坐标系下的坐标值 2 车床对刀 在本数控加工仿真系统中,车床的机床坐标系原点可设置在卡盘底面中心,也可和铣床一样与机床回零参考点重合,通常设置在卡盘底面中心,如图1.31(a)所示。 打开菜单“系统管理/系统设置”打开系统设置画面,见图1.31(b),选择“FANUC属性”选项,即可进行机床坐标系原点设置,并选择卡盘底面中心为机床坐标系原点。 (1)试切法对刀 试切法对刀是用所选的刀具试切零件的外圆和端面,经过测量和计算得到零件端面(通常是右端面)中心点的坐标值的过程。它是车床建立加工坐标系常用方法。进入数控车床加工仿真系统后,首先激活系统,然后进行回零操作,完了以后就可进入对刀。 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,点击MDI键盘的按钮,LCD显示刀架在机床坐标系中的坐标值,利用操作面板上的和按钮,将机床移动到如图1.31(a)所示大致位置,准备对刀。 ①试切工件外圆 机床原点 (a) (b) 图1.31 机床坐标系原点设置 首先,点击中的翻转按钮,使主轴转动,点击键,选中Z轴,点击的负向移动按钮,用所选刀具试切工件外圆,如图1.32(a)所示。 然后,点击的正向移动按钮,Z向退刀,将刀具退至如图1.32(b)所示位置。记下LCD界面上显示的X绝对坐标,记为X1。 (a) 试切外圆 (b) Z向退刀 (c) 试切端面 图 1.32 试切对刀 点击中主轴停按钮,使主轴停止转动,点击菜单“测量/坐标测量”如图图1.33所示,点击试切外圆时所切线段,选中的线段由红色变为橙色,相应线段尺寸以蓝色亮起,记下测量对话框中对应线段的X值(试切外圆的直径),记为X2。 此时,工件中心轴线X的坐标值即为X1-X2,记为X;这个过程也可通过系统的“测量”功能获得,然后直接生成为刀具偏移值或G54的工件坐标系原点X坐标值。 ②试切工件右端面 同理,刀具移动在切右端面的位置,试切端面,如图1.32(c),切完后,Z向不动,沿X退刀,同 图1.33 车床工件测量 时记下此时的Z坐标值,记为Z。 那么,这个(X,Z)即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。 (2)设置工件加工坐标系 通过对刀得到的坐标值(X、Z)即为工件端面中心点在机床坐标系中的坐标值。要将此点作为工件坐标系原点,还需要一步工作,即采用坐标偏移指令G50或G54~G59来确认。我们假定毛坯尺寸定义为ø40×150mm。试切后的尺寸如下: 试切外圆:测量的直径为37.667mm,此时机床坐标的X坐标为206.967,则工件端面中心点的X值=206.967-37.667=169.30mm; 试切工件右端面:刀具在机床坐标系的Z坐标为149.25,即工件端面中心点的Z坐标为149.25。 1)G50设定时 必须将刀具移动到与工件坐标系原点有确定位置关系(假设在X、Z轴上的距离分别为α、γ)的点,那么,该点的在机床坐标系中坐标值是(X+α、Z+γ),然后通过程序执行G50 Xα Zγ,而得到CNC的认可。例如定义工件编程坐标系指令为: G50 X100. Z50.; 则刀具的起始点为:X=169.30+100=269.30,Z=149.25+50=199.25,执行操作时将刀具移动到(269.30,199.25),然后执行G50指令即可。 2)G54设定时 设定时与铣床操作类似,只要将工件端面中心点坐标(169.30,149.25)输入G54偏移中即可。这个过程,也可通过系统的“测量”功能获得,自动生成G54的工件坐标系原点X、Z的坐标值,如此即完成了G54工件坐标系的设置。 1.2.3 参数设置操作 1 G54~G59坐标系偏移的参数设置 激活机床后,在操作面板中点击键,系统转到位置显示POS状态,点击进入参数设置画面,如前述图1.27所示,点击“坐标系”软键,进入坐标系设定画面,如图1.28所示,点击MDI面板上的或键,光标在No1~No3(G54~G56)坐标系画面和No4~No6(G57~G59)坐标系画面中翻转,用光标键选择所需设置的坐标系,如图1.34(a)、(b)所示。 (a)No1~No3(G54~G56)坐标系设置画面 (b)No1~No3(G57~G59)坐标系设置画面 图1.34 G54~G59坐标系偏移的参数设置 按数字键键入地址字(X、Y、Z)和数值到输入域。设通过对刀得到的工件坐标系原点在机床坐标系的坐标值为(-100,-200,-300),则键入“X-100.00” 按键,即可把输入域中的“X-100.00”输入到光标所在位置;同理,分别输入“Y-200.00” 按键,“Z-300.00” 按键,即完成工件坐标原点的设定。 假设输入G54坐标系,则在LCD上马上反应出来,如图1.35(c),因为G54是上电默认的工件坐标系,即使在程序中不加选择仍然得到确认;而如果输入G55~G59等,则不立即反应,要通过MDI操作切换或程序执行切换到相应的工件坐标系才会再POS中反应出来。如图1.35(d)。 注:X坐标值为-100,须输入“X-100.00”;若输入“X-100”,则系统默认为-0.100 (a)机床位置 (b)G54坐标系设置 (c)G54设置的POS显示 (d)G55坐标系设置 图1.35 G54~G59坐标系偏移的参数设置 2 设置铣床及加工中心刀具补偿参数 在FANUC 0i系统中,铣床及加工中心的刀具补偿包括刀具的半径和长度补偿,并且分别包括刀具的形状补偿参数和磨耗补偿参数,设定后可在数控加工程序中通过D字和H字调用。 (1)输入半径形状补偿参数 激活机床后,在操作面板中点击键,系统转到位置显示POS状态,点击进入“刀具补正”补偿参数设置画面,如前述图1.36(a)所示,点击MDI面板上的或键,和光标键,选择补偿参数编号,点击MDI键盘,将所需的刀具半径键入到输入域内。按 键,把输入域中的半径补偿值输入到所指定的位置。按依次逐字删除输入域中的内容。 (2)输入长度形状补偿参数 在进入“刀具补正”补偿参数设置画面后,点击MDI面板上的或键,和光标键,选择补偿参数编号,点击MDI键盘,将所需的刀具半径键入到输入域内。按 键,把输入域中的长度补偿值输入到所指定的刀具编号位置。按依次逐字删除输入域中的内容。 (a)刀具半径参数设置画面 (b)刀具长度参数设置画面 图1.36 铣床刀具补偿参数设定画面 在实际运用时,在铣床或加工中心刀具中,往往采用多把刀具,对于长度补偿,可利用FANUC系统提供的“测量”功能来输入刀具的长度补偿。 操作时,以对刀的第一把刀具作为基准刀具,其他刀具只要测量与基准刀具的长度偏差,输入长度补偿表即可正确调用。举例如下: 【例】加工某工件时,需要用到内、外轮廓的铣削刀具T01和钻孔刀具T02,长度不一样。 具体方法:假设,已经完成了基准刀具(T01, ø8mm平底刀,刀具代号“DZ200-8”)X、Y方向的对刀(1mm塞尺对刀),现在进行Z向对刀。对基准刀具,合适后设定G54工件坐标系,Z向值的显示如图1.37(b)所示。 (a)基准刀Z向G54设定实例 (b)基准刀Z向G54坐标系POS显示 图1.37 刀具长度补偿参数设定实例 显然,基准刀具底面中心Z向坐标为1mm,主轴如换上钻头(T02,ø 12钻头,刀具代号“钻头-φ12”),就肯定不是1mm了。 由于钻头的长度与基准刀具不同,程序中钻头的长度必须要进行补偿,或者对刀后重新设定另外一个坐标系,而采用直接补偿的方法是方便的。 具体- 配套讲稿:
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