斯沃數控仿真軟件在數控銑床課程上的應用
——以圓弧凸臺零件的仿真加工為例

黃瑾之，覃皓乾

（廣西現代職業技術學院，547000，廣西河池）

關鍵字：數控仿真軟件；仿真模擬；實踐教學

1 南京斯沃仿真軟件的介紹

南京斯沃仿真軟件包含了FANUC、廣州數控、華中數控等系統，這是我國第一款自動免費下載更新的數控仿真軟件[1]。它運用計算機技術對機床加工過程進行仿真模擬，學生通過上機操作，對數控加工的流程（對刀-驗刀-導入程序-加工-測量）有更深的了解，在培養學生成為技術技能型人才中發揮了重大作用。

根據廣西現代職業技術學院的教學實際情況，選擇使用FANUC 系統進行仿真。此模式下，學生可以在電腦PC 端導入手動編寫的程序或是由UG、Mastercam等軟件自動生成的程序，結合自動、手動、編輯、MDI、手輪模式完成零件的仿真加工。

2 南京斯沃仿真軟件在數控銑床教學上的應用

2.1 被仿真加工零件

如圖1 所示，毛坯為100*100*30 的鋁塊，利用相關指令編寫程序并完成零件的仿真加工。（考慮刀具半徑的影響）

圖1 零件圖

2.2 圖紙零件分析

如圖1 所示，圓弧凸臺加工零件圖呈對稱形，因此工件坐標系的原點設置在工件上表面正中心。直線切入切出會產生刀痕，所以采取圓弧切入切出的方式。

2.3 刀具及切削用量的選擇

刀具及切削用量的選擇詳見表1。

表1 刀具及切削用量的選擇

2.4 參考程序

2.5 操作步驟

（1）機床準備及回零：選擇控制系統為FANUC Oi系統，單擊“運行”，進入操作界面，在數控機床面板上單擊“急停”按鈕，仿真軟件中所有命令均變成可使用狀態；單擊“回零”按鈕，依次給Z 軸、X 軸、Y 軸回零。

（2）定義并安裝工件：單擊“設置毛坯”，在彈出的對話框中修改毛坯尺寸，材料為鋁塊，選擇“更換工件”單擊“確定”，如圖2 所示。

圖2 毛坯設置

系統中提供了直接裝夾、工藝板裝夾、平口鉗裝夾這三種裝夾方式。為使仿真過程更貼近實際教學，選擇平口鉗裝夾，將毛坯上下左右移動至合適距離，確保仿真加工過程中刀具不會碰撞平口鉗，單擊“確定”按鈕，如圖3 所示。

圖3 工件裝夾

（3）刀具的設置：選擇設置刀具按鈕，在刀具數據庫中選擇Φ12 端銑刀，將其添加到刀庫的1 號刀位，添加到主軸。

（4）對刀：選擇MDI 模式，點擊“程序”-“MDI”，輸入“M03S800;”，單擊“循環啟動”，此時主軸正轉。選擇“手動”模式，將刀具快速移動至靠近工件左側，并保持一定的安全距離，切換“手輪”模式，讓刀具慢慢接近工件左側，刀具正好接觸工件左側時（可通過看切痕、看切屑判斷）將X 的相對坐標X1 清零，將刀具回退一定距離，遠離工件。再用同樣的方法將刀具接近工件右側，記下此時的相對坐標X2，移動刀具，當X 的相對坐標顯示值為X2/2 時，停止移動，選擇G54 坐標，輸入“X0.”點擊“測量”，即可把機床的實際坐標輸入G54坐標的X 值中。

Y 方向的對刀與X 方向方法一致。

給Z 方向進行對刀時，讓刀具緩慢接觸工件上表面，刀具正好接觸工件上表面時（依舊通過看切痕、看切屑判斷），停止移動，選擇G54 坐標，輸入“Z0.”點擊“測量”，將Z 的實際坐標輸入G54 坐標中，Z 軸對刀完成。

X、Y、Z 對刀完成，G54 坐標如圖4。

圖4 G54 坐標的設定

（5）驗刀：選擇“MDI”模式，點擊“程序”-“MDI”，輸入G90G54G01X0Y0Z20M03S800,點擊“循環啟動”，刀具移動至X0、Y0、Z20 處，表明對刀無誤。如圖5 所示。

圖5 驗刀

（6）自動加工：因考慮刀具半徑的影響，加工前，先設置刀具的偏置值為6 mm，即在D01 中輸入6。

選擇“編輯”模式，輸入“O1”單擊“↓”，即可建立O1 程序。選擇“文件”-“打開”，導入程序，切換“自動”模式，可查看刀路情況，判斷刀路的正誤。點擊“循環啟動”，機床自行加工出圓弧凸臺。由于加工后零件有余量，仍需修改刀具偏置值，多執行幾次程序去除余量，最終加工后的工件如圖6 所示。

圖6 仿真結果

3 斯沃仿真軟件在數控教學上應用的優勢與不足

通過使用斯沃仿真軟件對圓弧凸臺零件進行仿真加工，結合教學實際情況，發現斯沃仿真軟件在數控教學上有優勢，同時也存在一些不足。

3.1 優勢

（1）機床仿真加工代入感強：斯沃仿真軟件可以直觀顯示數控銑床的結構組成和正負方向的運動情況，方便教師講解機床原點、參考點、加工原點的異同[2]。教師可以根據教學實際情況對機床部件進行顯示、隱藏，軟件中加工聲效、切削液、切屑等符合實際加工場景，代入感強。

（2）支持多種形式程序的導入并驗證程序的正誤：仿真軟件中，可在操作面板中手動輸入程序或者直接導入手工編寫的NC 程序，由Mastercam、UG 等生成的程序亦可導入[3]。導入程序后，可在“自動”模式中查看刀路，以此判斷程序的正誤。

（3）有歷史記錄功能、評分功能：仿真軟件中，可以對學生的操作過程進行全面記錄，并根據操作情況打分，既節省了教師的工作時間，又可以了解學生對知識的掌握程度。

3.2 不足

（1）仿真軟件無法模擬出實操的真實感受：軟件中只是通過鼠標點擊操作，沒有實操的觸感[4]；沒有加工環境對學生衣著方面的要求，不像在車間，要求學生穿長袖長褲，戴帽子，不能佩戴任何首飾，以確保操作安全；也沒有刀具安裝、工件測量、工件裝夾的實際操作，只是由軟件自動完成。

（2）仿真軟件無法模擬出實操加工中切削用量對零件的影響：實際加工中，切削用量三要素對加工零件產生影響，但仿真加工無法體現實際加工后工件表面粗糙度、毛刺、加工余量、實際尺寸等情況，單靠一個仿真軟件的教學，難以保證上課質量。

4 結語

斯沃仿真軟件的使用，可以讓學生提前了解加工的整個流程，明白規范操作的重要性，給教學帶來了便利。可軟件只是對實操的一種模擬，不可能完全替代實操。只有將仿真與實操相結合，學生才能更好地學會數控編程及操作，增強學生的動手能力。