郭浩

摘 要：仿真，指的是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的模型實(shí)驗(yàn)去研究一個(gè)已有的或正在設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)的過(guò)程。而數(shù)控加工仿真則是借助計(jì)算機(jī)來(lái)模擬真實(shí)的數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程，驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測(cè)切削過(guò)程的有效工具，其中包括毛坯的定義，夾具、刀具定義和選擇，零件基準(zhǔn)測(cè)量，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試，對(duì)刀和操作面板的訓(xùn)練，操作起來(lái)安全性高，不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生的錯(cuò)誤操作而造成人身傷害，更不會(huì)損壞機(jī)床，且不需要原材料，故投入資金少，不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。而在整個(gè)機(jī)床操作中，對(duì)刀是實(shí)現(xiàn)加工的基礎(chǔ)，如果在對(duì)刀過(guò)程中切削端面過(guò)大，就會(huì)引起后續(xù)操作中不必要的麻煩。本文以宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)中車(chē)刀的對(duì)刀過(guò)程為例，從對(duì)刀引起的常見(jiàn)加工故障進(jìn)行分析，提出相對(duì)應(yīng)的解決方法，就如何提高數(shù)控仿真加工效率進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床;仿真;對(duì)刀效率

隨著計(jì)算機(jī)、傳感、檢測(cè)、自動(dòng)控制及機(jī)械制造等技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，社會(huì)對(duì)數(shù)控方面人才的需求也隨之不斷增加。所謂的數(shù)控加工技術(shù)就是是利用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及工藝信息來(lái)描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制的。

數(shù)控編程與操作課程的教學(xué)分理論和實(shí)訓(xùn)兩部分，在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床編程與操作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)只能在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，很難保證所有的學(xué)生能夠聽(tīng)清、看清，教學(xué)效果往往不太理想。此外，數(shù)控編程與操作的教學(xué)投入大、消耗多、成本高。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床還是一種集機(jī)、電、液、光于一體的新型自動(dòng)化機(jī)床，它具備“高速、高效、高精度”的特點(diǎn)，如果剛開(kāi)始接觸時(shí)就讓學(xué)生直接在數(shù)控機(jī)床上操作，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床設(shè)備、刀具等損壞以及材料浪費(fèi)等現(xiàn)象，甚至?xí)虿僮魇д`引發(fā)人身傷害事故，增加教學(xué)成本。從教學(xué)上說(shuō)，中職的生源大部分基礎(chǔ)比較薄弱，教師教學(xué)困難，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已很難讓學(xué)生更快、更好的掌握所學(xué)內(nèi)容，因此，引入數(shù)控編程仿真系統(tǒng)，利用先進(jìn)的教學(xué)方法、教學(xué)手段來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。

一、如何對(duì)刀

工件坐標(biāo)系一般是將坐標(biāo)原點(diǎn) ?設(shè)置在工件的工藝基準(zhǔn)上，在數(shù)控車(chē)床上以車(chē)床主軸縱向方向?yàn)閆軸，平行于橫向運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄軸，車(chē)刀遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎颍拷ぜ姆较驗(yàn)樨?fù)向建立的。編程原點(diǎn)一般設(shè)置在工件右端面與主軸回轉(zhuǎn)中心線交點(diǎn)處，由于工件在安裝到機(jī)床時(shí)會(huì)找正，使工件中心與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心線重合，故坐標(biāo)原點(diǎn)實(shí)際即為工件右端面中心點(diǎn)。而數(shù)控加工前的對(duì)刀的過(guò)程就是建立工件坐標(biāo)系的過(guò)程，最常用的一種對(duì)刀方法是試切法 ，下面以車(chē)刀為例具體講解其對(duì)刀過(guò)程，具體操作如下：

1、車(chē)削外徑：點(diǎn)擊機(jī)床面板上的模式選擇旋鈕使機(jī)床進(jìn)入“JOG”模式即手動(dòng)操作模式，將刀具移動(dòng)到工件附近，點(diǎn)擊控制面板上的“Z軸負(fù)方向”按鈕，用所選的車(chē)削刀具來(lái)試切工件外圓，然后按“Z軸正方向”按鈕，X方向保持不動(dòng)，將刀具原路退出。

2、測(cè)量切削位置的直徑：在手動(dòng)方式下使主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，點(diǎn)擊菜單“測(cè)量/剖面圖測(cè)量”，跳出測(cè)量界面，點(diǎn)擊試切外圓時(shí)所切線段，選中的線段由紅色變?yōu)辄S色。記下下面對(duì)話框中藍(lán)色顯示區(qū)域中對(duì)應(yīng)的X值，如圖所示直徑值就是54.967。然后在“對(duì)刀”界面里，將數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算確定X軸的坐標(biāo)原點(diǎn)在工件的中心線即主軸的回轉(zhuǎn)中心線上。

3、切削端面：轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，將刀具移動(dòng)位置，點(diǎn)擊控制面板上的“X軸負(fù)方向”按鈕，切削工件端面，然后按“X軸正方向”按鈕，Z方向保持不動(dòng)，刀具原路退出。然后在對(duì)刀狀態(tài)下，在 Z軸狀態(tài)下輸入“0”，確定Z軸的坐標(biāo)原點(diǎn)在現(xiàn)在已車(chē)削的端面上。

通過(guò)確定X、Z軸的坐標(biāo)原點(diǎn)位置，就可以建立我們所需要的以工件右端面中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的工件坐標(biāo)系，建立好工件坐標(biāo)系后就可以編寫(xiě)數(shù)控程序加工工件了

二、因?qū)Φ兑鸬募庸す收?/p>

學(xué)生在上機(jī)進(jìn)行仿真練習(xí)時(shí)，往往因?yàn)閷?duì)刀時(shí)沒(méi)注意到一些細(xì)節(jié)，而在后面的加工中經(jīng)常出現(xiàn)兩種故障。其中若程序里包含端面加工，工件精加工刀具要移動(dòng)到X0Z0這一點(diǎn)時(shí)，會(huì)有“刀具一次切削的深度太大”的錯(cuò)誤提示。另一種是當(dāng)程序中不包含端面加工時(shí)，加工過(guò)程中沒(méi)有錯(cuò)誤提示，但最終加工出的工件會(huì)在端面處出現(xiàn)多余的一截。

造成上述兩種現(xiàn)象的原因是什么呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，這都是是對(duì)刀時(shí)刀具車(chē)削削端面過(guò)多造成的。因?yàn)閷?duì)刀時(shí)，車(chē)削端面造成了該工件比系統(tǒng)一開(kāi)始設(shè)定的毛坯料短了一節(jié)，而跟換毛坯料加工同樣工件時(shí)，由于不需要重新對(duì)刀，用的又是原來(lái)設(shè)定的毛坯料，故出現(xiàn)了坐標(biāo)原點(diǎn)不在端面上而是在工件內(nèi)部的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了以上故障的出現(xiàn)。

三、解決方法

要解決這一故障，可從以下幾個(gè)方面著手：

1、利用手動(dòng)或自動(dòng)方式去除余量

在不改動(dòng)對(duì)刀數(shù)據(jù)的前提下，可以利用MDA方式即手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式，將切削刀具移動(dòng)到毛坯下方Z0處，手動(dòng)切除跟對(duì)刀時(shí)車(chē)端面去除的同等長(zhǎng)度的加工余量，或在編寫(xiě)加工程序時(shí)，先利用45度外圓車(chē)刀，按每次去除0.3mm左右長(zhǎng)度的方法編寫(xiě)加工程序，通過(guò)自動(dòng)方式逐步將工件多余部分去除。通過(guò)這兩種加工方法都使剩余工件跟對(duì)刀時(shí)剩余的工件等長(zhǎng)，就不會(huì)出現(xiàn)以上所說(shuō)的故障。但該方法必須對(duì)每次更換的工件都進(jìn)行處理，比較麻煩，故在仿真操作中不提倡。

2、在仿真系統(tǒng)上，對(duì)對(duì)刀過(guò)程進(jìn)行修改

手動(dòng)操作模式下，利用所選刀具來(lái)試切工件外圓，將刀具停留在原處不動(dòng)，再測(cè)量切削位置的直徑以及Z向切入的尺寸，我們?nèi)藶榈膶⒐ぷ鴺?biāo)系的原點(diǎn)建立在毛坯料的右端面中心點(diǎn)處，然后進(jìn)入“對(duì)刀”界面，將光標(biāo)移到相應(yīng)界面里分別填入直徑值和Z向的負(fù)值，X向填入48.034，Z向填入-30.128，從而將坐標(biāo)原點(diǎn)定在毛坯料的右端面中心點(diǎn)處，以后即使更換另外一個(gè)毛坯料，只要是相同尺寸就不會(huì)影響加工。

3、利用調(diào)整磨損方法修改對(duì)刀結(jié)果

當(dāng)車(chē)削端面去掉工件長(zhǎng)度L時(shí)，仍按普通方式對(duì)刀，只是在形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面的Z向補(bǔ)償項(xiàng)里輸入-L值即可，因?yàn)槔闷胀ǚ椒▽?duì)刀后，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)定在已車(chē)端面，通過(guò)補(bǔ)償使坐標(biāo)原點(diǎn)向Z軸正方向即向右移動(dòng)L個(gè)單位，還是定在了毛坯料的端面上。

在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)以上幾種方式的修改，都可以將工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)始終定在毛坯料的右端面中心點(diǎn)處，避免了因?yàn)楹髞?lái)更換毛坯料引起的加工錯(cuò)誤，提高了加工效率。

合理進(jìn)行仿真教學(xué)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，全面提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，激發(fā)獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和勇于實(shí)踐的能力，進(jìn)而提高學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。數(shù)控加工仿真軟件是一種新的現(xiàn)代教育理念和教學(xué)方法，正確發(fā)揮其在教學(xué)中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。我們職業(yè)學(xué)校的教師只有不斷的探索和嘗試新的教學(xué)方法和理念，才能培養(yǎng)出更多更好的數(shù)控技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]仿真軟件：上海宇龍軟件工程有限公司，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)使用手冊(cè)

[2]葉伯生、戴永清.《數(shù)控加工編程與操作》.華中科技大學(xué)出版社 2015年 第三版

[3]查正衛(wèi).《數(shù)控車(chē)床編程與操作教程》.安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2013年 第一版

注釋：

1、工件原點(diǎn)：又稱工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)，是用來(lái)確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系原點(diǎn)，它是由編程人員在編制程序時(shí)根據(jù)工件的特點(diǎn)選定的。工原編程點(diǎn)的確定的原則是簡(jiǎn)化編程計(jì)算，故應(yīng)盡量將編程原點(diǎn)設(shè)在零件圖的尺寸基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)處。

2、試切法：是指操作工人在每個(gè)工步或走刀前進(jìn)行對(duì)刀，然后切出一小段，測(cè)量其尺寸是否合適，如果不合適，將道具的位置調(diào)整一下，在試切一小段，直至達(dá)到尺寸要求后才加工者一尺寸的全部表面。