韓志引 吳慧君 夏山鵬

摘要：工件坐標(biāo)系的設(shè)定及對(duì)刀是數(shù)控加工中重要而關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，筆者通過(guò)上海宇龍數(shù)控加工仿真軟件模擬多把刀對(duì)刀過(guò)程，建立工件坐標(biāo)系并驗(yàn)證其正確性，該方法在理論教學(xué)中可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)控車床的直觀認(rèn)識(shí)和理解，更為實(shí)際加工提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真 工件坐標(biāo)系 試切法對(duì)刀 數(shù)控車床

數(shù)控車床作為當(dāng)今使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一，主要用于加工軸類、盤(pán)套類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過(guò)程序控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等工作。試切法對(duì)刀在數(shù)控車床的加工中占有非常重要的地位，而在數(shù)控車床理論教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)試切法對(duì)刀原理難以掌握，從而使實(shí)際操作具有一定的危險(xiǎn)性，因此為了加深學(xué)生對(duì)對(duì)刀過(guò)程的理解，可以使用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行仿真模擬，不僅能直觀的進(jìn)行對(duì)刀過(guò)程的演示，而且能夠及時(shí)驗(yàn)證其正確性，為后期的實(shí)際加工打好基礎(chǔ)。

而在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中一般以介紹單把刀對(duì)刀為主。但在實(shí)際加工中，一個(gè)零件的加工需要多把刀具，不同的刀具其對(duì)刀方式、技巧各不相同?；谏鲜銮闆r，本文結(jié)合實(shí)例詳細(xì)介紹了寶雞機(jī)床廠SK50P-FANUC Oi mate數(shù)控車床多把刀具對(duì)刀方法，對(duì)該類車床的推廣和使用有很大幫助。

1 對(duì)刀原理

FANUC Oi-mate系統(tǒng)數(shù)控車床正常開(kāi)啟步驟：NC啟動(dòng)—旋轉(zhuǎn)緊急急停按鍵—NC準(zhǔn)備；正常開(kāi)機(jī)后需首先確定機(jī)床坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系的確定只需將工作臺(tái)回零（即返參），操作步驟：首先點(diǎn)擊數(shù)控面板上的“回零”按鍵，然后點(diǎn)擊“+X”，當(dāng)X方向返參指示燈亮以后，再點(diǎn)擊“+Z”，當(dāng)Z方向返參指示燈亮以后，表示機(jī)床坐標(biāo)系確定成功，這樣數(shù)控車床內(nèi)部就建立了一個(gè)以車床零點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)系。

機(jī)床坐標(biāo)系確定好后，接下來(lái)需建立工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的建立一方面是為了方便編程，另一方面它是數(shù)控加工中必不可少的一部分，工件坐標(biāo)系建立的好壞將直接影響數(shù)控加工程序的編制及零件的尺寸精度。

工件坐標(biāo)系的建立一般通過(guò)手動(dòng)試切法對(duì)刀方式來(lái)完成，如果同一零件需要3把刀具進(jìn)行加工，那么這3把刀具都需要分別進(jìn)行對(duì)刀，才能完整建立工件坐標(biāo)系，但是這3把刀具的對(duì)刀方式是有區(qū)別的，接下來(lái)用試切法對(duì)刀完成工件坐標(biāo)系的設(shè)定，如圖1所示。

2 數(shù)控仿真軟件操作

2.1 準(zhǔn)備工作 教學(xué)中使用上海宇龍數(shù)控加工仿真軟件中寶雞機(jī)床廠SK50P-FANUC Oi mate數(shù)控車床進(jìn)行教學(xué)。打開(kāi)仿真軟件，首先選擇機(jī)床，選擇的是FANUC Oi mate控制系統(tǒng)中的寶雞機(jī)床廠SK50P-FANUC Oi mate 數(shù)控車床。選擇成功后，需對(duì)該機(jī)床進(jìn)行正常開(kāi)啟，開(kāi)啟步驟跟實(shí)際寶雞機(jī)床廠SK50P-FANUC Oi mate數(shù)控車床開(kāi)機(jī)方式一致，即：NC啟動(dòng)—解除緊急急停按鍵—NC準(zhǔn)備。正常開(kāi)機(jī)后需首先建立機(jī)床坐標(biāo)系，即返參操作，按數(shù)控面板上的“回零”按鍵，然后點(diǎn)擊“+X”，再點(diǎn)擊“+Z”，當(dāng)回零指示燈亮以后，機(jī)床坐標(biāo)系創(chuàng)建成功。接下來(lái)創(chuàng)建工件坐標(biāo)系，即用試切法對(duì)刀方式完成工件坐標(biāo)系的創(chuàng)建，在創(chuàng)建工件坐標(biāo)系之前，首先將工件和刀具安裝好，毛坯?準(zhǔn)50mm，1號(hào)刀具為55°的外圓車刀，2號(hào)為刀寬4mm的外切槽刀，3號(hào)為60°的外螺紋刀，如圖1所示。

2.2 1號(hào)外圓車刀試切法對(duì)刀

2.2.1 用1號(hào)35°外圓車刀建立工件坐標(biāo)系。①點(diǎn)擊數(shù)控面板上的“手動(dòng)方式”，點(diǎn)擊“主軸正轉(zhuǎn)”讓主軸旋轉(zhuǎn)，在手動(dòng)方式下將刀架從參考點(diǎn)往工件附近移動(dòng)，先移-Z再移-X（考慮尾座）；②由于手動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)速度快，為防止在移動(dòng)過(guò)程中刀具與工件發(fā)生碰撞，接下來(lái)用手輪方式將1號(hào)35°外圓車刀把工件右端面試切一刀至中心，隨后用手動(dòng)方式讓刀具沿+X方向退出，在輸入對(duì)刀數(shù)值之前，Z軸千萬(wàn)不能移動(dòng)，點(diǎn)擊MDI鍵盤(pán)上的offset setting鍵，進(jìn)入刀具補(bǔ)償界面，按CRT顯示器軟鍵對(duì)應(yīng)的形狀，在1號(hào)刀Z軸中輸入Z0，如圖2所示，點(diǎn)擊控制面板上的“刀具測(cè)量”，再點(diǎn)擊軟鍵對(duì)應(yīng)的“測(cè)量”，1號(hào)刀具Z軸對(duì)刀完成，即1號(hào)刀具Z軸工件坐標(biāo)系建立，此時(shí)Z軸可隨意移動(dòng)；③用手輪方式將1號(hào)35°外圓車刀沿-Z切削工件外圓一段，車削此段時(shí)不必太深也不必太長(zhǎng)（不必太深原因是在切削完后要保證剩余部分適合加工尺寸，不必太長(zhǎng)原因是只要能把游標(biāo)卡尺放上測(cè)量即可），切削完后用手輪方式將刀具沿+Z方向退出，在輸入對(duì)刀數(shù)值之前，X方向不能移動(dòng)，點(diǎn)擊數(shù)控面板上的“主軸停轉(zhuǎn)”，點(diǎn)擊菜單欄上的“測(cè)量”，在下拉菜單中點(diǎn)擊“剖面測(cè)量”，用游標(biāo)卡尺將剛切削過(guò)的地方測(cè)量一下，點(diǎn)擊MID鍵盤(pán)上的offset setting鍵，進(jìn)入刀具補(bǔ)償界面，按CRT顯示器“形狀”對(duì)應(yīng)的軟鍵，在1號(hào)刀X軸中輸入測(cè)得來(lái)的數(shù)值，如圖3所示，點(diǎn)擊數(shù)控面板上的“刀具測(cè)量”，點(diǎn)擊CRT顯示器下方“測(cè)量”對(duì)應(yīng)的軟鍵，1號(hào)刀具X軸對(duì)刀完成，此時(shí)1號(hào)刀具工件坐標(biāo)系建立成功；④將工作臺(tái)移至安全位置，將2號(hào)外切槽刀轉(zhuǎn)到切削加工位置。

圖2 1號(hào)刀具工具補(bǔ)正/形狀Z軸圖3 1號(hào)刀具工具補(bǔ)正/形狀X軸

2.2.2 2號(hào)外切槽刀對(duì)刀。①用手輪方式將2號(hào)外切槽刀沿-Z靠近工件右端面，由于先前1號(hào)35°外圓車刀已將Z軸工件坐標(biāo)系創(chuàng)建成功，并且1號(hào)35°外圓車刀和2號(hào)外切槽刀是用于加工同一零件，所以2號(hào)外切槽刀此時(shí)不能再次切削工件右端面，如果2號(hào)刀具再次切削工件右端面，將會(huì)造成同一零件的兩把刀具Z軸定位不統(tǒng)一，使兩把刀具開(kāi)始加工的點(diǎn)不一致，造成最終零件加工不合格。因此，此時(shí)2號(hào)外切槽刀需要采用“碰刀法”進(jìn)行Z軸的對(duì)刀。主軸正轉(zhuǎn)，用手輪方式將2號(hào)外切槽刀沿-Z方向靠近工件，當(dāng)?shù)毒吲c工件很接近時(shí)，將手輪的進(jìn)給倍率調(diào)制最低，在刀具進(jìn)給過(guò)程中有切屑飛出時(shí)，停止刀具進(jìn)給，讓2號(hào)外切槽刀沿+X退出，在輸入對(duì)刀數(shù)值之前，Z軸不能移動(dòng)，點(diǎn)擊MDI鍵盤(pán)上的offset setting鍵，進(jìn)入刀具補(bǔ)償界面，按CRT顯示器軟鍵對(duì)應(yīng)的“形狀”，在2號(hào)刀Z軸中輸入Z0，點(diǎn)擊控制面板上的“刀具測(cè)量”，再點(diǎn)擊軟鍵對(duì)應(yīng)的“測(cè)量”，2號(hào)刀具Z軸對(duì)刀完成，即2號(hào)刀具Z軸工件坐標(biāo)系建立，此時(shí)Z軸可隨意移動(dòng)。②2號(hào)外切槽刀X軸對(duì)刀操作與1號(hào)35°外圓車刀X軸的對(duì)刀操作方式一致。③當(dāng)2號(hào)刀具工件坐標(biāo)系建立成功后，將工作臺(tái)移至安全位置，將3號(hào)外螺紋刀轉(zhuǎn)到切削加工位置。

2.2.3 3號(hào)外螺紋刀對(duì)刀。3號(hào)外螺紋車刀X軸和Z軸對(duì)刀方式與2號(hào)外切槽刀的對(duì)刀方式一致，對(duì)于Z軸對(duì)刀方式同樣采用“碰刀法”的方式進(jìn)行，這樣就保證了3把刀具Z軸工件坐標(biāo)系建立的一致性，對(duì)于X軸的對(duì)刀方式依然采用試切外圓的方式進(jìn)行，然后分別需要在刀補(bǔ)中輸入相應(yīng)的數(shù)值。

以上三把刀對(duì)刀中切記：點(diǎn)擊MID鍵盤(pán)上的offset setting鍵，進(jìn)入刀具補(bǔ)償界面后，一定要按CRT顯示器“形狀”對(duì)應(yīng)的軟鍵，如果不點(diǎn)擊“形狀”對(duì)應(yīng)的軟鍵，將會(huì)在“摩耗”中輸入對(duì)刀數(shù)值，造成工件坐標(biāo)系創(chuàng)建的不正確性。

3 結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)控教學(xué)過(guò)程中，數(shù)控仿真軟件的操作可提高學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握，為數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作打下基礎(chǔ)。但數(shù)控仿真系統(tǒng)也有其局限性，在以后的實(shí)際加工中要注意加工參數(shù)的正確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]周小超，數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控車床試切對(duì)刀教學(xué)中的應(yīng)用[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2012(11)，40(11):50-51.

[2]韓志引.FANUC Oi-mate 數(shù)控車床多把刀具對(duì)刀方法與編程技巧[J].濰坊教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(9)，23(5):95-97.

[3]江本赤，寧寧.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)車床試切法對(duì)刀策略[J].模具技術(shù)2010(5):43-45.

作者簡(jiǎn)介：韓志引(1985-)，女，山東青州人，本科，講師，研究方向：液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)、數(shù)控編程與操作及工程機(jī)械液壓、液力系統(tǒng)的故障診斷與維修。