实验二-加工中心操作加工仿真

1、实验二加工中心操作加工仿真实验一、实验目的掌握加工中心手工编程的编程步骤。掌握数控加工中心仿真系统的操作流程。二、实验内容了解数控仿真软件的应用背景。掌握加工中心手工编程的编程步骤掌握数控加工仿真系统的操作流程。三、实验设备海信工作站数控加工仿真软件四、实验操作步骤：1.图纸技术要求：1.零件毛坯为W0的棒料，长度为35,材料为铝材。所有加工表面 加工表面未注公差0.05加工中心训练零件一（四方台）2.加工采用的刀具参数下表所示。表4-1加工中心训练所田的刀具参数表刀具号码刀具名称刀具材料刀具直径mm零件材料为铝材零件材料为45#钢备注转速r/min径向进给量mm/min轴向进给量mm/min

2、转速r/min径向进给量mm/min轴向进给量mm/minT1端铣刀高谏钢012600120505006035粗铣T2端铣刀高谏钢81100130808009050精铣T3中心钻高谏钢03150080110060钻中心孔T4钻头高速钢07.88006050040钻孔T5铰刀高谏钢082005014035精铰08的孔工艺安排：用虎钳和V型铁装夹零件，用百分表找正如0的圆后，铣平零件上表面，将零件中心 和零件上表面设为G54的原点。加工路线是：粗铣43X43的四方台面一钻中心孔一钻切.8孔一铰例H7孔一精铣43X 43的四方台面f精铣59.5的工艺台阶。手工编程参考答案：主程序内容程序注释(加工时

3、不需要输入)%00001G91Z0G28T1M6G90G54G0X0Y0S600M3G43H1Z100.0X41.5Y0Z10.0M08G01Z-7.0F50D1M98P100F120(D1=6.2)G01Z-13.0F50D1M98P100F120(D1=6.2)G01Z-19.0F50D1M98P100F120(D1=6.2)G0Z100.0M09M05G91G28Z0T3M6G90G54G0X0Y0S1500M3G43H3Z100.0X0Y0传输程序时的起始符号主轴直接回到换刀参考点换1号刀，12mm的端铣刀刀具初始化1号刀的长度补偿加工起始点(X41.5,Y0,Z100)用不同的刀具半

4、径补偿多次调用子程序去除工件余量半径补偿值和切削速度传入子程序换3号刀，3mm中心钻Z10.0M08G01Z-5.0F80G0Z100.0M09M5G91G28Z0T4M6G90G54G0X0Y0S800M3G43H4Z100.0Z5.0M08G99G73Z-36.0R5.Q2.0F60G80G0Z100.0M09M05G91G28Z0T5M6G90G54G0X0Y0S200M3G43H5Z100.0Z5.0M08G1Z-33.0F50G0Z100.0M09M05G91G28Z0T2M6G90G54G0X0Y0S1100M3G43H2Z100.0X41.5Y0Z10.0M08G01Z-7.0D

5、2M98P100F130(D2=4)G01Z-13.0F50D2M98P100F130(D2=4)G01Z-19.0F50D2M98P100F130(D2=4)钻中心孔换4号刀，7.8mm钻头G73指令的钻孔循环换5号刀，8皿铰刀钗孔换2号刀，8mm端铣刀加工起始点(X41.5,Y0,Z100)用合适的刀具半径补偿，通过调用子程序完成精加工G01Z-23.0F50D2M98P200F130(D2=4)G0Z100.0M09M05M30%铣削工艺台阶程序结束传输程序时的结束符号子程序内容注释内容%O100X41.5Y0G1G41Y20.0G3X21.5Y0R20.0G1Y-19.5G2X19.5

6、Y-21.5R2.0G01X-19.5G2X-21.5Y-19.5R2.0G01Y19.5G02X-19.5Y21.5R2.0G01X19.5G02X21.5Y19.5R2.0G01Y0G03X41.5Y-20.0R20.0G01G40Y0M99%O100子程序（铣削带R2圆弧的43X43的四方台面） 刀具半径补偿有效，补偿值由主程序传入 圆弧切入加工轨迹的描述圆弧切出刀具半径补偿取消返回主程序%O200X41.5Y0G1G41Y11.75G3X29.75Y0R11.75G2I-29.75J0G03X41.5Y-11.75R11.75G01G40Y0M99O200子程序（铣削59.5的工艺台阶

7、）刀具半径补偿有效，补偿值由主程序传入 圆弧切入加工工艺台阶的轨迹描述圆弧切出刀具半径补偿取消返回主程序%G91G28Z0T1M6G90G54G0X0Y0S600M3G43H1Z100.0X45.0Y0Z5.0M08G01Z0.F80G01X35.0F120G02I-35.0J0G01X25.0G02I-25.0J0G01X15.0G02I-15.0J0G01X5.0G02I-5.0J0G0Z100.M09M05G91G28Z0M30%铣工件上表面的程序，单独使用起始点(X45.0 Y0 Z100.0)铣削深度，可根据实际情况，调整Z值6.在数控加工仿真系统中加工训练零件一的操作步骤具体操作过

8、程如下：点击“开始一程序一数控加工仿真系统”，选择“数控加工仿真系统”，在弹出的 登录用户对话框中，选择快速登录，进入数控加工仿真系统。选择机床点击菜单“机床/选择机床.”，出现选择机床对话框，在选择机床对话框中控制系统 选择FANUC和FANUC 01，机床类型选择立式加工中心，型号是JOHNFORD VMC850， 并按确定按钮，机床选择结束。机床操作初始化选择机床后，机床处于锁定状态，需要进行机床初始化操作，即解除锁定状态。在仿真系统中，不同型号的机床，其机床的初始化操作也不相同。对于仿真系统乔福加工中心VMC850来说，具体操作步骤是：按下数控系统的电源按 钮，然后再按下急停按钮，最后

9、按下系统启动按钮。机床回零机床回零操作是建立机床坐标系的过程。回零操作是实际机床在打开机床电源后，首先要作的操作。即在乂轴、Y轴、Z轴通过 与限位开关的接触，机床找到这三个方向的极限值后，将机床坐标系的值清零，建立机床 坐标系的零点。由于控制系统的延迟特性，如果机床主轴的实际位置，即X轴、Y轴、Z轴的位置距离 机床零点太近，为了避免主轴与限位开关发生碰撞，一般数控机床都规定在进行机床回零 操作前，机床主轴的X轴、y轴、Z轴的位置距离机床零点必须大于100mm。仿真系统的具体操作是：1）查看是否满足回零条件用鼠标按下【POS】，接着按下CRT中【综合】下面对应的软键按钮，注意CRT中【机 械坐标

10、】坐标系下的X、Y和Z的值，要求这三个值的绝对值不能小于“100.0”。2）回零操作用鼠标将【模式选择】旋钮指向【参考点】。转动旋钮的方法是：鼠标停留在旋钮上， 按鼠标左键，旋钮左转，按鼠标右键，旋钮右转。Z轴回零：按下【+Z】按钮。X轴回零：按下【-X】按钮。Y轴回零：按下【+Y】按钮。上述操作是手动回零的操作过程，除此之外，FANUC 0I系统还支持自动回零操作，即 用鼠标将【模式选择】旋钮指向【参考点】后，直接按下【循环启动】按钮即可，机床将首 先将Z轴回零，然后将X轴和Y轴依次回零。确定零件毛坯尺寸，选择夹具并完成零件装夹1）定义毛坯尺寸点击菜单“零件/定义毛坯”或按下毛坯定义按钮，出

11、现定义毛坯对话框，将毛坯形 状改为圆柱形，定义毛坯直径为60mm，定义毛坯高度为50mm完成后，按下【确定】按钮。2）选择装夹方式点击菜单“零件/安装夹具”或按下夹具按钮，出现安装夹具对话框，选择要安装的 零件“毛坯1”，为了便于观察切削加工，选择安装毛坯的夹具为“工艺板”，完成后，按 下【确定】按钮。3）放置夹具和毛坯点击菜单“零件/放置零件.”或按下放置零件按钮，在放置零件对话框，选取名称为 “毛坯1”的零件。完成后，按下【安装零件】按钮。4）移动工作台上的零件定义好的毛坯和夹具，出现在机床工作台面上，并出现控制零件移动的面板，这四个 方向的按钮，可以移动工作台面上的零件和夹具，如果零件位

12、置没有问题，点击面板上的 退出按钮，关闭该面板，毛坯放置完成。由于机床门的阻挡，观察零件有些不方便，可以 点击菜单“机床/开门”，打开机床门。为了将零件固定在工作台上，可以点击菜单“零件/ 安装压板”，在弹出的选择压板对话框中，选择横向压板，然后选择确定按钮关闭选择压板对 话框。确定工作原点，建立用户坐标系（G54）选择零件中心为编程原点，水平向右的方向为X的正向，垂直纸面向上的方向为Z的 正向，工件的上表面定为Z0。下面选择基准工具，确定X、y的用户坐标系。点击菜单“机床/基准工具.”或按下基准工具按钮，在基准工具对话框中，选取右边 的基准工具。完成后，按下确定按钮。基准工具出现在机床主轴上

13、。使用基准工具可以帮助建立用户坐标系，方便编制程序。这两种基准工具是实际工作 中应用比较多的基准工具，二者的区别在于，精度和价格。第一个是刚性样柱，价格低。使用时，主轴静止，与零件不接触，利用塞尺来测量塞 尺与零件之间的间隙，从而确定X轴和y轴的基准。因为测量塞尺与零件的间隙，有赖于 操作者的经验来判断，所以精度比较低，通常精度在0.030.06之间，如果操作者有较高 的操作技能，精度可到达0.020.03。刚性样柱在小规模的模具企业使用较广。第二个是弹性样柱（寻边器），价格中等。使用时，主轴转速在400r/min600r/min之 间，当样柱与零件接触时，由于离心力的缘故，轻微接触，就会产生

14、明显的偏心迹象，使 用方便。精度在0.010.03之间，如果操作者有较高的操作技能，精度可到达0.0050.01。 弹性样柱的使用区域广泛。注意，这两种基准工具，都只能确定X轴和y轴的基准，而不能确定z轴基准。Z轴基准的确定，需要配合实际使用的刀具才行。下面将讲解弹性样柱确定零件X轴、y轴和z基准的步骤：（1）让主轴旋转，转速500r/min。用鼠标将【模式选择】旋钮指向【MDI】，按下系统面板中的【PRGRM】按钮。按照顺序，按下系统面板中的相应按钮，输入命令：S500M3完成后，按下程序【循环启动】按钮。（2）让弹性圆柱与零件毛坯快速接近。用鼠标将【模式选择】旋钮指向【快速机动】选择快速移

15、动的轴向，直到弹性样柱接 近零件为止。（3）确定X轴的基准。点击菜单“视图/复位”或按下复位按钮，放大视角。弹性样柱接近零件后，为保证操作安全，必须使用手轮，点击【显示手轮】按钮，出 现手轮面板，调节手轮控制轴向为X向，调节移动速度倍率，转动手轮，转动方法是：鼠 标停留在手轮上，按鼠标左键，手轮左转，按鼠标右键，手轮右转。转动手轮，让弹性样柱从零件右边逐渐接近零件，此时，样柱上下两个部分是分开的， 向负方向，按下鼠标左键，逆时针转动手轮，弹性样柱逐渐接近零件，在这过程中，需要 调节移动速度倍率，从X100-X10-X1，减小当样柱上下两个部分，合为一体时，此时机 床【机械坐标】X=334.91

16、1。继续往负方向，转动手轮，样柱上下两个部分将突然分开， 此时机床【机械坐标】X=334.910。记下 X 右= 334.911。注意：不同的零件或位置不同，此值也不同。切记此时不要移动7轴，只能移动X轴和Z轴。首先移动Z轴，将弹性样柱抬高到零 件上方的安全高度，然后再移动X轴，将弹性样柱移动到零件的左边，调节手轮移动速度 倍率，从X100-X10-X1，让弹性样柱从零件左边逐渐接近零件，此时，样柱上下两个部 分是分开的。向正方向，转动手轮，当样柱上下两个部分，合为一体时，此时机床【机械 坐标】X=265.089。继续往正方向，转动手轮，样柱上下两个部分将突然分开，此时机床 【机械坐标】X=2

17、65.090。记下 X 左=265.089。零件中心X轴的机床【机械坐标】值X 中=（X左+X 右）=（334.911+265.089）：2=300（4）确定7轴的基准点击菜单“视图/复位”并“放大视角”，至合适大小。使用手轮，移动Z向，将主轴提高到安全位置，然后，移动X轴，将主轴移动到X轴 的机械坐标值为X中（即300）的位置，然后再移动7轴，到零件的右侧（靠近操作者的方 向）。然后，再移动Z轴，将弹性样柱下移到合适的位置。使用手轮，让弹性样柱逐渐接近零件，此时，样柱上下两个部分是分开的。向正方向， 转动手轮，注意调节移动速度倍率，从X100-X10-X1，当样柱上下两个部分，合为一体 时，

18、此时机床坐标系【MACHINE】坐标系7=220.001。继续往正方向，转动手轮，样 柱上下两个部分将突然分开，此时MACHINE坐标系7=220.000。记下 7右=220.001。注意：此时X轴的机械坐标应该保持为300。不要移动X轴，只移动7轴和Z轴。首先移动Z轴，将弹性样柱抬高到零件上方的安全高度，然后再移动7轴，将弹性样 柱移动到零件的左边（远离操作者的方向），调节手轮移动速度倍率，从X100-X10-X1， 让弹性样柱从零件左边逐渐接近零件，此时，样柱上下两个部分是分开的。向正方向，转 动手轮，当样柱上下两个部分，合为一体时，此时机床【机械坐标】7=-149.999。继续往 负方向

19、，转动手轮，样柱上下两个部分将突然分开，此时机床【机械坐标】7=-150.000。记下 Y 左=-149.999。零件中心7轴的机床【机械坐标】值Y 中=(Y 左+7 右)”=(-220.001-149.999)*=-185.0到这里，零件中心的X轴和Y轴的机床【机械坐标】值都已经知道了，是(300,-185)， 这个值将放到用户坐标系中。上述操作完成后，将弹性样柱，抬高到零件上方，安全的高度。按下【RESET】，停止主 轴转动。然后将手轮隐藏，将基准工具拆除。由于Z轴基准的确定，需要配合实际使用的刀具才行。下面讲解用户坐标系的建立。建立用户坐标系(G54)。用鼠标按下【OFFSET SETT

20、ING，接着按下CRT中【坐标系】下面对应的软键按钮， 进入用户坐标系，由于通常是使用G54用户坐标系，所以移动光标，将零件中心的X轴和Y 轴的机床【机械坐标】值，输入到G54坐标系中。注意，G54坐标系的Z值应该保持为零。选择并安装刀具根据机床数据表，需要安装5把刀。操作步骤如下：点击菜单“机床/选择刀具”或按下选择刀具按钮，出现选择刀具对话框。选择刀具号码“序号1”。在【所需刀具直径】对话框中输入：“12”，按下【确定】按钮或回车。刀具库将按输入的刀具直径，过滤刀具，找到所需要的刀具后，用鼠标选取，完成12 端铣刀的选择重复步骤(1)(3)，选择完成NC机床数据表中所列出的刀具。完成后，按

21、下确定按钮，所选刀具出现在刀库中。刀具参数的登录由于每一把刀的长度各不相同，所以需要登录刀具参数，步骤如下：输入一段小程序，将T1 12端铣刀换到主轴上。用鼠标将【模式选择】旋钮指向【编辑】，按下系统面板中的【PROG】按钮。按照命令的顺序，按下系统面板中的相应按钮，输入命令：O2；G91 G28 Z0；T1 M6；G90 G54 G0 X0 Y0；M30；程序输入完成后，按下心按钮，让程序回到程序头，程序录入就完成了。用鼠标将【模式选择】旋钮指向【自动加工】CRT屏幕应该显示的结果如图4-27 所示，接着按下程序【循环启动】按钮。仿真机床自动将1号刀具换到主轴上，换刀完成后，主轴自动移动到工

22、件上方。（2）确定1号刀具的长度补偿值（H1）。1 后点击菜单“视图/前视图”或按下前视图按钮七。点击菜单“塞尺检查/100mm量块”，此时，机床显示，分为两个部分，并出现塞尺综合检查信息提示框。用鼠标点击系统面板上竺!再点击CRT屏幕下方的【综合】软 ，显示机床坐标系。用鼠标将【模式选择】旋钮指向【手轮】，点击手轮图标，显示出手轮，调节轴向移动 为Z轴，用鼠标左键，点击手轮，让刀具从零件上方逐渐接近零件。在这过程中，要注意 调节移动倍率，由大到小，即X100X10XI。塞尺检查信息提示框此时显示的是：刀具与零件之间的Z向距离。当出现“塞尺检查的结果：合适”时，说明刀具与量块之间的距离为Z量块

23、=100。此时，机床坐标系【MACHINE中的的Z=411.657。如图4-30所示，关闭塞尺检查对话框，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”。如果机床是数控铣床，只用一把刀加工零件，则刀具长度补偿值中斗的值是：H1 = Z1Z 量块=411.657 100.0=511.657现在所使用的机床是加工中心，有几把铣刀，则需要将前面的过程重复几次。（3）输入一段小程序，将T2W端铣刀换到主轴上。重复如图4-25所示的过程，进入编辑程序模式。如图4-31所示，编辑02程序，用鼠标点击两次系统面板中的下箭头，让光标移动到 T1上，输入命令：T2，然后，用鼠标按下ALTER键，将T1替换成T2，然后按下RES

24、ET键，让程序回到程序头，程序就修改完成了。重复上面的过程，执行O2程序。仿真机床自动将2号刀具换到主轴上，换刀完成后，主轴自动移动到工件上方。确定2号刀具的长度补偿值(叩。重复上面的过程，完成T2刀具的测量。此时，机床坐标系【MACHINE】中的的Z2=413.748。刀具长度补偿值中电的值是：H2 = Z2Z量块=413.748 100.0=513.748按照T2对刀的过程，得到3号刀具的长度补偿H3=509.0。按照T2对刀的过程，得到4号刀具的长度补偿H=521.645。4按照T2对刀的过程，得到5号刀具的长度补偿电=484.0。登录刀具补偿值。将每一把刀具的H登录到刀具长度补偿中。用

25、鼠标按下【OFFSET SETTING】按钮，CRT界面中是刀具补偿画面，在形状缶)项目下， 依次将前面测量得到的HH输入到屏幕中。输入方法请参考前面图4-23中G54坐标系值15的输入。长度补偿值将在程序中，用G43七命令的方式调用这些补偿值，如果程序中没有G43 命令，则这些长度补偿值无效。程序中，需要用到D1(6.2)，D2(4.0)，这两个刀具半径编程值，按照顺序输入到形状 (D)项目下，在程序中，用G41 Dxx命令的方式调用这些补偿值，如果程序中，没有G41命 令，这些半径补偿值无效。注意，这种对刀方式，必须保持G54中的Z值为0。录入程序录入程序有三种方式：短小程序的录入(程序长

26、度小于10K)：具体方法请参考前面图4-26，对刀程序的录入，这里就不赘述了。中等长度的程序的录入(程序长度在5K250K之间)：中等长度的程序通常是使用传输软件，通过计算机与机床连接的通信端口，将程序直 接传输到机床的内存中，方便快捷，这也是实际机床操作中，普遍采用的程序录入方式。 数控仿真软件可以仿真这种传输方式，并且传输的程序长度最大支持到4M。操作步骤如下：步骤一，用鼠标将【模式选择】旋钮指向【编辑】，按下系统面板中的【PROG】按钮。 然后，按下CRT界面中的【操作】下面的软键，CRT界面中的软键切换成其他功能，可以看 到【READ】，在系统面板上输入程序在机床中的名字O1”，再按下

27、CRT界面中的软键【READ】， CRT界面中的软键切换成其他功能，按下CRT界面中的软键【EXEC,出现“标头SKP”的 提示。步骤二，选择菜单“机床/DNC传送.”或按下DNC传送按钮，在弹出的打开文件对话 框中，利用下拉菜单找到要传输的程序文件的路径，选择要传输的文件，按下【打开】按 钮，程序被传输到仿真系统中。如果有多个程序，重复步骤一和步骤二，就可以将所有的主程序和子程序录入的仿真 机床中。在实际机床操作中，这部分的操作同时涉及到机床和与机床连接的计算机这两个设备， 步骤一的内容是在机床上操作，仿真机床的操作与实际操作一致。步骤二的内容应该是在与机床连接的计算机操作，由于无法同时仿真

28、机床和计算机，这里 的操作步骤与实际操作不一致。（3）超长度程序的录入（程序长度在200K20M或更大）：这种超长度的程序，只会出现在复杂曲面的加工中，实际工作中，这种情况比较少， 实际机床操作中是采用边传输边加工的在线加工方式，目前数控仿真软件还不能仿真这种 传输模式。录入完出所有程序后，在系统面板上输入主程序的名字“ O1”，然后按下下箭头按钮， 将主程序设置为当前程序。程序试运行（调试程序）如果是手工录入NC程序，应该仔细检查程序是否有语法错误。但是如果程序出现逻 辑错误，是无法检测出来的。与实际机床一样，数控加工仿真系统，同样提供了刀具轨迹 显示的功能，利用这个功能，可以看到程序的刀具轨迹。显示刀具轨迹的操作步骤如下：用鼠标将【模式选择】旋钮指向【自动】，按下系统面板中的【PROG】按钮。再按下 CUSTOM GRAPH】按钮，机床显示区变成黑色区域，按下操作面板上的循环启动按钮，即可 观察数控程序的运行轨迹，此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平 移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察。检查刀具轨迹完成后，按下系统面板中 的【CUSTOM GRAPH】按钮，回到机床显示状态。如果程序的运行轨迹与设想的不同，则说明程序有误，可以返回