资源简介

数控铣削（加工中心）技术训练理实一体课教案
项目三 数控铣床仿真加工
任务 任务二 进行数控仿真加工
授课时间 年 月 日 授课班级
教学方法 讲授、讨论、提示启发、归纳总结法 授课时数 课时
教学用具 多媒体 教学资源 多媒体课件、教材
课前准备 1.实训设备、实习任务书、评分标准及多媒体课件的准备；2.学生工位分配。
教学目标 知识目标： 1. 掌握华中数控仿真软件的仿真加工要领。 技能目标： 1. 能熟练操作数控仿真软件。 2. 能操作数控仿真软件进行仿真加工。
教学重点 华中数控仿真软件的仿真加工步骤
教学难点 能熟练操作数控仿真软件进行仿真加工
教学过程 1.仿真加工图样。2.工艺分析。3.程序的编制。4.仿真操作。
实施环节 教学内容 导学方法
组织教学 1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。 互动交流
复习提问 简述数控仿真软件的操作步骤有哪些？ 提问导思
导入 数控仿真加工是以计算机为平台在数控仿真加工软件的支持下进行的。目前国内较为流行的仿真软件有上海宇龙、北京斐克（VNUC）、南京宇航（Yhcnc）等数控加工仿真软件。这些软件一般都具有数控加工过程的三维显示和模拟真实机床的仿真操作。本项目以上海宇龙数控仿真软件为例，分析数控仿真加工操作方法。并通过仿真加工了解在实际加工零件时所必需的操作步骤。 启发学习积极性
讲授新课 一、仿真加工图样如图3- 16 所示，已知零件毛坯外形是已加工面，尺寸为 100mm ×80mm ×25mm。 要求根据图样尺寸，完成零件的仿真加工。二、工艺分析1.确定加工内容分析图 3- 16 所示图样的形状，加工内容有外形轮廓和“五角星”槽两个部分。仿真加工时，按下面顺序安排加工工序。工序 1：加工外形轮廓；工序 2：加工五角星。2.确定刀具工序 1 的加工内容为外形轮廓，所以对加工刀具的直径没有要求。选择刀具时，应以提高效率（刀具直径越大，加工效率就越高）为原则选择数控刀具，本例选择刀具直径为 16 mm 平底铣刀。工序2的加工内容为五角星槽，图样中槽的宽度为5 mm， 因此在选择刀具时，刀具直径应不大于5 mm，本例选择刀具直径为 5 mm 的平底铣刀。3.刀具路径规划（1）工序 1 加工刀具路径工序 1 加工刀具路径和编程原点如图 3- 17 所示，刀具首先移动到“1 点”，然后下刀至深度，依次到达“2 点”→“3 点”→“4 点”→“5 点”→“6 点”→“7 点”→“8 点”→“9 点”→“10 点”→“3 点”→“11 点”→“1 点”。（2）工序 2 加工刀具路径工序 2 加工刀具路径如图 3- 18 所示，刀具首先移动到“1 点”，然后下刀至深度， 依次到达“2 点 ”→“3 点 ”→“4 点 ”→“5 点 ”→“6 点 ”→“7 点 ”→“8 点”→“9 点”→“10 点”→“1 点”。三、程序的编制1. 工序1参考程序工序 1 的参考程序如下。%0001N100 G00 G17 G21 G40 G49 G80 G90 G54N102 G91 G28 Z0N104 T01 M06N106 G90 G43 Z20 H01N108 X-60 Y-25N110 M03 S400N112 Z10N114 G01 Z-5 F40N116 G41 G01 X-55 Y-35 D01N118 G03 X-45 Y-25 R10N120 G01 Y25N122 G02 X-35 Y35 R10N124 G01 X35N126 G02 X45 Y25 R10N128 G01Y-25N130 G02 X35 Y-35 R10N132 G01 X-35N134 G02 X-45 Y-25 R10N136 G03 X-55 Y-15 R10N138 G40 G01 X-60 Y-25N140 G00 Z10N142 G49 G91 G28 Z0N144 M05N146 M302. 工序2参考程序工序 2 的参考程序如下。四、仿真操作编制加工程序→打开仿真软件→选择仿真机床→松开急停→机床回参考点→安装毛坯→安装刀具→对刀→参数设置→轨迹检查→仿真加工。1.编制加工程序使用记事本或写字板分别将工序1、工序2 的加工程序保存在 D 盘根目录下，文件名为“O1”和“O2”。以便后续仿真加工时调用该程序。2.打开仿真软件在 Windows 的开始菜单中依次选择“所有程序”→“数控加工仿真系统”→“数控加工仿真系统”选项，在弹出的数控加工仿真系统登录界面中，单击“快速登录”按钮，进入到仿真界面。3.选择仿真机床在“机床”菜单中单击“选择机床”按钮，或单击工具栏中的按钮，系统将弹出“选择机床”对话框，如图3- 19所示。按图 3- 19 所示， 设置控制系统为“华中数控”系统，机床类型为“立式加工中心”。单击“确定”按钮，进入仿真系统。4.松开急停按钮单击机床操作面板上的急停按钮，使急停按钮弹出， 机床上电。5.机床回参考点单击机床操作面板上的按钮，使系统进入回零模式， 然后依次单击 、 、 和 按钮，系统依次使“Z 轴”“X 轴”和“Y 轴”回零。6.安装毛坯（1）定义毛坯在“零件”菜单中单击“定义毛坯”按钮，或单击工具栏中的 按钮，系统弹出“定义毛坯”对话框，如图 3-20 所示。按图中分别设置名字为“毛坯 1”；材料为“低碳钢”； 形状为“长方形”；长宽高为 100mm ×80mm ×25mm。（2）选择夹具在“零件”菜单中单击“安装夹具”按钮，或单击工具栏中的“”按钮，系统弹出“选择夹具”对话框，如图 3-21 所示。按图中分别设置选择零件为“毛坯 1”，选 择夹具为“平口钳”，单击“向上”按钮，毛坯移动到平口钳的上方。为防止加工时刀 具与平口钳干涉，移动毛坯应保证其上表面位置高出平口钳钳口 10～ 15 mm。（3）放置零件在“零件”菜单中单击“放置零件”按钮，或单击工具栏中的 按钮，系统将弹出“放置零件”对话框，如图 3-22 所示中选择毛坯 1，单击“安装零件”按钮，系统 弹出移动零件对话框，单击“退出”按钮，系统将毛坯连同夹具一起被安装到机床上。7.安装刀具（1）安装φ16mm 的平底刀在“机床”菜单中单击“选择刀具”按钮，或单击工具栏中的 按钮，系统将弹出“选择刀具”对话框，如图 3-23 所示。按图中首先选择“已经选择的刀具：”列表框中序号“1”； 其次设置“所需刀具直径”为“16”，“所需刀具类型”为“平底 刀”，单击“确定”按钮，满足条件的刀具显示在“可选刀具”列表框中，选择刀具名 称为“SC215. 17. 11-16”的平底刀，刀具“SC215. 17. 11-16”的平底刀被显示在“已经选择的刀具： ”列表框中。（2）安装φ5mm 的平底刀用同样的方法将刀具名称为“DZ2000-5”，直径为“5 mm”，总长为“50 mm” 的 平底铣刀添加到 2 号刀位， 如图 3-24 所示。在选择刀具对话框中，单击“确定”按钮，系统将两把刀具分别放入刀具库的 1 号位置和 2 号位置，如图 3-25 所示。8. 对刀（1）X 轴对刀工件的 X 轴对刀，使用刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式进行，其操作步骤如下。① 在“机床”菜单中单击“基准工具”按钮，或单击工具栏中的 按钮，系统将弹出“基准工具”对话框，选择“刚性靠棒”，单击“确定”按钮，刚性靠棒被安装到主轴上，如图 3-26 所示。② 单击机床操作面板上的 按钮，手动按钮上方的指示灯变亮，仿真系统进入到手动模式。借助“视图”菜单中的左侧视图、右侧视图、俯视图、前视图等工具， 通过单击 、 、 、 、 、按钮，将刚性靠棒移动到如图 3-27 所示的大致位置。③ 在塞尺检查菜单中单击“1 mm”命令，系统在零件与刚性靠棒之间插入 1 mm 厚的塞尺，并在仿真区域下方显示局部放大视图，如图 3-28 所示。④ 单击机床操作面板上的 按钮，增量上方的指示灯变亮，系统进入到增量模 式。单击屏幕右下角的“手轮”按钮，系统弹出手轮如图 3-29 所示。旋转手轮轴选择旋钮至 X 档，调整手轮轴倍率旋钮为“ × 1”“ × 10”或“ × 100”档，顺时针或逆时针转动手摇脉冲发生器旋钮，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”，如图 3-30 所示。当提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”时，液晶显示器显示出刚性靠棒轴线在各个坐标系中的位置坐标， 如图 3-31 所示。图3-31 坐标位置⑤ 计算工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏置值。将对刀点在机床坐标系中的坐标值记为X1（即此时液晶显示器界面中的机床坐标值 X-242.000），将工件坐标系原点到 X方向基准边（本例为工件的右侧面）的距离记为X2 、塞尺厚度记为X3（此处为 1mm）、基准工具直径记为 X4。则工件坐标系原点在机床坐标系中的X向偏置值为X= X1-X2-X3-X4/2，因此，工件坐标系原点相对于机床原点的偏置值为X=-242-50-1-14/2=-300（2） Y 轴对刀Y 轴对刀的方法与 X 轴对刀的方法相同，工件坐标系原点相对于机床原点的偏置值为Y=-167-40-1-14/2=-215完成 X、Y 方向对刀后，在“塞尺检查”菜单中单击“收回塞尺”按钮，系统收回塞尺，单击机床操作面板上的按钮，机床转入手动操作模式，单击按钮将Z轴提起，在“机床”菜单中单击“拆除工具”按钮，拆除基准工具。（3）Z 轴对刀Z 向对刀时采用实际加工所需要使用的刀具，对刀前应将刀具安装到主轴上。常用的 Z 向对刀法有塞尺检查法和试切法，此处介绍塞尺检查法。① 16 mm 的平底铣 Z 轴对刀单击机床控制面板上的 按钮，使机床进入到自动运行模式。然后依次单击“F10”键进入 MDI 操作，此时单击“F3”键，机床进入到MDI 运行方式， 如图 3-32 所示。输入“G91 G28 Z0”按“Enter”按钮，将代码指令输入到相应的位置，如图 3-33 所示。单击按钮，机床从当前位置返回到参考点。输入“T01 M06”按“Enter”按钮，单击 按钮，1 号刀具被安装到主轴上，如 图 3-34 所示。单击机床操作面板上的 按钮，手动按钮上方的指示灯变亮，仿真系统进入到手动模式。借助“视图”菜单中的左侧视图、右侧视图、俯视图、前视图等工具，通过单 击 、 、 、 、 、按钮，将刀具移动到工件的上方，如图 3-35 所示。用类似在 X、Y 方向对刀的方法进行塞尺检查（塞尺厚度为 1 mm），得到“塞尺检查：合适”时，记下此时液晶显示器中机床坐标位置的 Z 向坐标值 -468，则工件坐标 系原点在机床坐标系中的 Z 向偏置值为 -468-1=-469 mm。② 5 mm 的平底铣 Z 轴对刀。用同样的方法对 2 号刀具进行对刀， 得到工件坐标 系原点在机床坐标系中的 Z 向偏置值为 -518-1=-519 mm。通过对刀 1 号刀具的偏置值为 -469 mm， 2 号刀具的偏置值为 -519 mm 。两把刀 具相差 -50 mm， 即 2 号刀具比 1 号刀具短 50 mm。9.参数设置（1）刀具补偿值的设定依次单击“F10”→ 刀具补偿“F4”→ 刀补表“F2”按钮，系统弹出刀补表。将光标移动到1号“半径”处，按“Enter” 键，此时，利用MDI 键盘输入“8”，按“Enter”键，参数被输入到 1 号半径补偿寄存器中。将光标移动到 2 号“长度”处，按“Enter”键，此时， 利用 MDI 键盘输入“-50，按“Enter”键，参数被输入到 2 号长度补偿寄存器中，如图 3-36 所示。（2）设置刀具偏置值依次单击“F10”→设置“F5”→ 坐标系设定“F1”按钮，系统弹出自动坐标系 G54 界面。利用 MDI 键盘输入“X-300 Y-215 Z-469”，按“Enter”键后， 参数被输入到 G54 中，如图 3-37 所示。10.导入程序依次单击“F10”→ DNC 通讯“F7”按钮，系统弹出串口通讯对话框，如图 3-38 所示。单击“导入程序”按钮，系统弹出“打开”文件对话框， 分别选中两个事先保存的程序文件， 单击“打开”按钮，程序被导入到系统中。依次单击“F10”→程序“F1”→程序选择“F1”按钮， 系统弹出选择程序对话框，在对话框中利用光标键移动到“O1”处，按“Enter”键，程序被显示到液晶显示器中，如图 3-39 所示。11.轨迹检查单击机床控制面板上的 按钮，使机床进入到自动运行模式。依次单击 F10”→ 程序“F1”→ 程序校验“F5”按钮，系统将隐藏仿真机床进入到轨迹检查界面。单击 按钮，即可观察数控程序的运行轨迹。此时通过“视图”菜单中的动态旋转、动态缩放、动态平移等方式可以对轨迹进行全方 位三维观察，如图 3-40 所示。12.仿真加工 单击机床控制面板上的按钮，使机床进入到自动运行模式。单击程序校验“F5”按钮，系统显示仿真机床，单击按钮，即可观察数控程序的仿真加工，结果如图 3-41 所示。用同样的方法调入程序 2 进行仿真加工后，最终结果如图 3-42 所示。 仿真加工实例讲解根据图样尺寸，完成零件的仿真加工。工艺分析有：1.确定加工内容2.确定刀具3.刀具路径规划程序的编制程序在数控仿真操作机床上进行校正与仿真加工过程中一般要经过如下12步操作。
课堂小结 1.仿真加工图样。2.工艺分析。3.程序的编制。4.仿真操作。
课后作业
教学后记

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