斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在數(shù)控銑床課程上的應(yīng)用
——以圓弧凸臺(tái)零件的仿真加工為例

黃瑾之，覃皓乾

（廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，547000，廣西河池）

關(guān)鍵字：數(shù)控仿真軟件；仿真模擬；實(shí)踐教學(xué)

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(shù)控、華中數(shù)控等系統(tǒng)，這是我國第一款自動(dòng)免費(fèi)下載更新的數(shù)控仿真軟件[1]。它運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對機(jī)床加工過程進(jìn)行仿真模擬，學(xué)生通過上機(jī)操作，對數(shù)控加工的流程（對刀-驗(yàn)刀-導(dǎo)入程序-加工-測量）有更深的了解，在培養(yǎng)學(xué)生成為技術(shù)技能型人才中發(fā)揮了重大作用。

根據(jù)廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院的教學(xué)實(shí)際情況，選擇使用FANUC 系統(tǒng)進(jìn)行仿真。此模式下，學(xué)生可以在電腦PC 端導(dǎo)入手動(dòng)編寫的程序或是由UG、Mastercam等軟件自動(dòng)生成的程序，結(jié)合自動(dòng)、手動(dòng)、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(shù)控銑床教學(xué)上的應(yīng)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(guān)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(tái)加工零件圖呈對稱形，因此工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)置在工件上表面正中心。直線切入切出會(huì)產(chǎn)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(jī)床準(zhǔn)備及回零：選擇控制系統(tǒng)為FANUC Oi系統(tǒng)，單擊“運(yùn)行”，進(jìn)入操作界面，在數(shù)控機(jī)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(tài)；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(shè)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(shè)置

系統(tǒng)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(shí)際教學(xué)，選擇平口鉗裝夾，將毛坯上下左右移動(dòng)至合適距離，確保仿真加工過程中刀具不會(huì)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(shè)置：選擇設(shè)置刀具按鈕，在刀具數(shù)據(jù)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(diǎn)擊“程序”-“MDI”，輸入“M03S800;”，單擊“循環(huán)啟動(dòng)”，此時(shí)主軸正轉(zhuǎn)。選擇“手動(dòng)”模式，將刀具快速移動(dòng)至靠近工件左側(cè)，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(cè)，刀具正好接觸工件左側(cè)時(shí)（可通過看切痕、看切屑判斷）將X 的相對坐標(biāo)X1 清零，將刀具回退一定距離，遠(yuǎn)離工件。再用同樣的方法將刀具接近工件右側(cè)，記下此時(shí)的相對坐標(biāo)X2，移動(dòng)刀具，當(dāng)X 的相對坐標(biāo)顯示值為X2/2 時(shí)，停止移動(dòng)，選擇G54 坐標(biāo)，輸入“X0.”點(diǎn)擊“測量”，即可把機(jī)床的實(shí)際坐標(biāo)輸入G54坐標(biāo)的X 值中。

Y 方向的對刀與X 方向方法一致。

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

X、Y、Z 對刀完成，G54 坐標(biāo)如圖4。

圖4 G54 坐標(biāo)的設(shè)定

（5）驗(yàn)刀：選擇“MDI”模式，點(diǎn)擊“程序”-“MDI”，輸入G90G54G01X0Y0Z20M03S800,點(diǎn)擊“循環(huán)啟動(dòng)”，刀具移動(dòng)至X0、Y0、Z20 處，表明對刀無誤。如圖5 所示。

圖5 驗(yàn)刀

（6）自動(dòng)加工：因考慮刀具半徑的影響，加工前，先設(shè)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(dǎo)入程序，切換“自動(dòng)”模式，可查看刀路情況，判斷刀路的正誤。點(diǎn)擊“循環(huán)啟動(dòng)”，機(jī)床自行加工出圓弧凸臺(tái)。由于加工后零件有余量，仍需修改刀具偏置值，多執(zhí)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(jié)果

3 斯沃仿真軟件在數(shù)控教學(xué)上應(yīng)用的優(yōu)勢與不足

通過使用斯沃仿真軟件對圓弧凸臺(tái)零件進(jìn)行仿真加工，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)斯沃仿真軟件在數(shù)控教學(xué)上有優(yōu)勢，同時(shí)也存在一些不足。

3.1 優(yōu)勢

（1）機(jī)床仿真加工代入感強(qiáng)：斯沃仿真軟件可以直觀顯示數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)組成和正負(fù)方向的運(yùn)動(dòng)情況，方便教師講解機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)、加工原點(diǎn)的異同[2]。教師可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況對機(jī)床部件進(jìn)行顯示、隱藏，軟件中加工聲效、切削液、切屑等符合實(shí)際加工場景，代入感強(qiáng)。

（2）支持多種形式程序的導(dǎo)入并驗(yàn)證程序的正誤：仿真軟件中，可在操作面板中手動(dòng)輸入程序或者直接導(dǎo)入手工編寫的NC 程序，由Mastercam、UG 等生成的程序亦可導(dǎo)入[3]。導(dǎo)入程序后，可在“自動(dòng)”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(xué)生的操作過程進(jìn)行全面記錄，并根據(jù)操作情況打分，既節(jié)省了教師的工作時(shí)間，又可以了解學(xué)生對知識(shí)的掌握程度。

3.2 不足

（1）仿真軟件無法模擬出實(shí)操的真實(shí)感受：軟件中只是通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作，沒有實(shí)操的觸感[4]；沒有加工環(huán)境對學(xué)生衣著方面的要求，不像在車間，要求學(xué)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(shí)際操作，只是由軟件自動(dòng)完成。

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

4 結(jié)語

斯沃仿真軟件的使用，可以讓學(xué)生提前了解加工的整個(gè)流程，明白規(guī)范操作的重要性，給教學(xué)帶來了便利。可軟件只是對實(shí)操的一種模擬，不可能完全替代實(shí)操。只有將仿真與實(shí)操相結(jié)合，學(xué)生才能更好地學(xué)會(huì)數(shù)控編程及操作，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。