項目二 FANUC-0i數控仿真系統對刀操作
知識目標
了解數控車床仿真系統操作面板的功能按鈕。
掌握數控車床仿真系統坐標方向判定方法及回零操作方法。
掌握數控車床毛坯和刀具的安裝及對刀操作方法。
能力目標
熟悉FANUC-0i數控車削系統仿真的界面構成。
掌握數控車床毛坯和刀具的安裝及對刀操作。
掌握FANUC-0i系統數控車床仿真的基本操作。
學習情景
數控機床是一種較為昂貴的機電一體化的新型設備，它具備“高速、高效、高精度”的特點。如果初學時就讓學生直接在數控機床上操作，可能會出現撞壞刀具等現象，甚至可能會因操作失誤對學生造成人身傷害。應用數控加工仿真系統可以減少一半考生占用數控機床的時間，學生可以將編程與程序校驗時間放在計算機上完成，然后通過數據傳輸將所編程序輸入數控機床，對零件進行加工，這樣安全性及效率均會大為提高。
引入數控加工仿真系統進行技能操作，學生可以輕松對實習過程進行初始化，對未能完成的實習課題進行項目保存，對已完成的實習課題進行調入回顧，而后再進行幾次實際操作，就能達到事半功倍的效果，這大大提高了實習效率，降低了實習成本。下面就來學習上海宇龍FANUC-0i數控仿真系統操作。如圖2-1所示為學生使用數控仿真系統加工零件。
圖2-1 數控仿真實訓室
任務一 數控仿真系統運行界面簡介
一、安裝與進入
1. 安裝
(1) 將“數控加工仿真系統”的安裝光盤放入光驅。在資源管理器中單擊光盤圖標，在顯示的文件夾目錄中雙擊“數控加工仿真系統3.x”文件夾，在彈出的下級子目錄中根據操作系統選擇適當的文件夾(Windows 2000操作系統選擇名為2000的文件夾，Windows 98操作系統選擇名為9x的文件夾，Windows XP操作系統選擇名為xp的文件夾)。
(2) 選擇適當的文件夾并打開，在顯示的文件名列表中雙擊Setup.exe文件，系統彈出如圖2-2所示的安裝向導界面。
圖2-2 安裝向導界面
(3) 系統接著彈出“歡迎”界面，單擊“下一個”按鈕，如圖2-3所示。
(4) 在彈出的“軟件許可證協議”界面中單擊“是”按鈕，如圖2-4所示。
圖2-3 “歡迎”界面 圖2-4 “軟件許可證協議”界面
(5) 在彈出的“選擇目標位置”界面中，單擊“瀏覽”按鈕，選擇所需的目標文件夾，默認為“C:\Program Files\數控加工仿真系統”。目標文件夾選擇完成后，單擊“下一個”按鈕，如圖2-5所示。
(6) 此時系統彈出“設置類型”界面，根據需要選擇“教師機”或“學生機”，如圖2-6所示。選擇完成后單擊“下一個”按鈕。這里安裝的是“學生機”。
圖2-5 “選擇目標位置”界面圖2-6 “設置類型”界面
(7) 接著系統彈出“選擇程序文件夾”界面，默認程序文件夾名為“數控加工仿真系統”。該文件夾名可以修改，也可以在“現有的文件夾”列表框中選擇。選擇程序文件夾后，單擊“下一個”按鈕，如圖2-7所示。此時彈出數控加工仿真系統的安裝界面，如圖2-8所示。
圖2-7 “選擇程序文件夾”界面 圖2-8 安裝界面
(8) 安裝完成后，系統彈出“設置完成”界面，單擊“結束”按鈕，完成整個安裝過程，如圖2-9所示。
圖2-9 “設置完成”界面
2. 進入
單擊“開始”按鈕，在彈出的“開始”菜單中選擇“程序”|“數控加工仿真系統”|“加密鎖管理程序”命令，如圖2-10所示。
圖2-10 進入步驟
加密鎖程序啟動后，屏幕右下方工具欄中出現“加密鎖”圖標，表示加密鎖管理程序啟動成功。此時重復上面的步驟，選擇“數控加工仿真系統”命令，系統彈出“用戶登錄”界面，如圖2-11所示。
圖2-11 “用戶登錄”界面
進入數控加工仿真系統有以下兩種方法。
(1) 單擊“快速登錄”按鈕，直接進入。
(2) 輸入用戶名和密碼，再單擊“登錄”按鈕。填寫信息為：管理員用戶名manage，口令system；一般用戶名guest，口令guest。
二、選擇機床和回零操作
1. 選擇機床類型
選擇“機床”|“選擇機床”命令，在彈出的“選擇機床”對話框中選擇控制系統類型和相應的機床類型并單擊“確定”按鈕，此時界面如圖2-12所示。
圖2-12 選擇控制系統和機床類型
2. FUNAC-0i車床標準面板
車床面板組成如圖2-13所示，它由系統操作面板(CRT/MDI操作面板)和機床操作面板(也稱為用戶操作面板)組成。圖中上方是系統操作面板，下方是機床操作面板。另外，在機床操作面板的右下角還有一個隱藏手輪控制面板。
圖2-13 FANUC-0i車床標準面板
1) 機床操作面板
機床操作面板主要用于控制機床的運動和選擇機床運行狀態，由操作模式選擇按鈕、數控程序運行控制開關等多個部分組成。操作模式選擇按鈕見表2-1。
表2-1 操作模式選擇按鈕
數控程序運行控制開關見表2-2。
表2-2 數控程序運行控制開關
2) 數控系統操作面板
數控系統操作面板由CRT顯示器和MDI鍵盤兩部分組成。CRT顯示器可以顯示機床的各種參數和功能，如顯示機床參考點坐標、刀具起始點坐標，輸入數控系統的指令數據、刀具補償值的數值、報警信號、自診斷內容等。MDI鍵盤由功能鍵、字母數字鍵、光標移動和翻頁鍵等組成。主要的功能鍵見表2-3。
表2-3 功能鍵
3. 激活車床
按下“啟動”按鈕，此時車床電機和伺服控制的指示燈變亮。
檢查“急停”按鈕是否松開至狀態，若未松開，按下“急停”按鈕，將其松開。
4. 車床回參考點
檢查操作面板上回原點指示燈是否亮，若指示燈亮，則已進入回原點模式；若指示燈不亮，則按下“回原點”按鈕，轉入回原點模式。
在回原點模式下，先將X軸回原點，按下操作面板上的“X軸選擇”按鈕，使X軸方向移動指示燈變亮，按下“正方向移動”按鈕，此時X軸將回原點，X原點燈變亮，CRT上的X坐標變為390.00。同樣，再按下“Z軸選擇”按鈕，使指示燈變亮，按下按鈕， Z軸將回原點，Z原點燈變亮，此時CRT界面如圖2-14所示。
圖2-14 回參考點界面
任務二 數控加工仿真系統對刀操作
數控程序一般按工件坐標系編程，對刀的過程就是建立工件坐標系與機床坐標系之間關系的過程。下面具體說明車床對刀的方法，其中將工件右端面中心點設為工件坐標系原點。將工件上其他點設為工件坐標系原點的方法與對刀方法類似。
一、定義毛坯
選擇“零件”|“定義毛坯”菜單命令或在工具條上單擊“毛坯”圖標，系統打開“定義毛坯”對話框，如圖2-15和圖2-16所示。
圖2-15 長方形毛坯定義 圖2-16 圓柱形毛坯定義
(1) 名字輸入：在“名字”文本框內輸入毛坯名，也可使用默認值。
(2) 選擇毛坯形狀：銑床、加工中心有兩種形狀的毛坯供選擇，即長方形毛坯和圓柱形毛坯，可以在“形狀”下拉列表框中選擇毛坯形狀。車床僅提供圓柱形毛坯。
(3) 選擇毛坯材料：“材料”下拉列表框中提供了多種供加工的毛坯材料，可根據需要在該下拉列表框中選擇毛坯材料。
(4) 參數輸入：尺寸文本框用于輸入尺寸，單位為毫米。
(5) 保存退出：單擊“確定”按鈕，保存定義的毛坯并且退出本操作。
(6) 取消退出：單擊“取消”按鈕，退出本操作。
二、放置零件
選擇“零件”|“放置零件”菜單命令或者在工具條中單擊“放置零件”圖標，系統彈出“選擇零件”對話框，如圖2-17所示。
圖2-17 “選擇零件”對話框
在列表中單擊所需的零件，選中的零件信息加亮顯示。單擊“安裝零件”按鈕，系統自動關閉對話框，零件和夾具(如果已經選擇了夾具)將被放到機床上。
三、調整零件位置
零件可以在工作臺面上移動。毛坯放上工作臺后，系統將自動彈出一個小鍵盤，如圖2-18所示。通過單擊小鍵盤上的方向按鈕，可以實現零件的平移和旋轉或車床零件調頭。小鍵盤上的“退出”按鈕用于關閉小鍵盤。選擇“零件”|“移動零件”菜單命令，也可以打開小鍵盤。請在執行其他操作前關閉小鍵盤。
圖2-18 移動零件小鍵盤
四、安裝刀具
1. 選擇刀具
選擇“機床”|“選擇刀具”菜單命令或者在工具條中單擊“刀具”圖標，系統彈出“刀具選擇”對話框，后置刀架操作順序如圖2-19(a)所示。前置刀架如圖2-19(b)所示。
(a) 后置刀架 (b) 前置刀架
圖2-19 “刀具選擇”對話框
2. 安裝刀具
系統中數控車床允許同時安裝8把刀具(后置刀架)或者4把刀具(前置刀架)。
首先在“選擇刀位”欄中單擊所需的刀位，該刀位對應程序中的T01～T08(T04)；其次在“選擇刀片”欄選擇刀片類型，然后在刀片列表框中選擇刀片；再在“選擇刀柄”欄選擇刀柄類型，最后在刀柄列表框中選擇刀柄。
(1) 變更刀具長度和刀尖半徑。
選擇車刀完成后，該界面的左下角將顯示刀架所選位置上的刀具，其中的“刀具長度”和“刀尖半徑”均可以由操作者修改。
(2) 拆除刀具。
在“選擇刀位”欄中單擊要拆除刀具的刀位，單擊“卸下刀具”按鈕。確認操作完成后單擊“確定”按鈕。
3. 對刀
試切法的具體步驟如下。
(1) 切削外徑：按下操作面板上的“快速點動”按鈕，手動狀態指示燈變亮，機床進入手動操作模式。按下控制面板上的“X軸選擇”按鈕，使X軸方向移動指示燈變亮。按下“正向”按鈕或“負向”按鈕，使機床在X軸方向移動；同樣使機床在Z軸方向移動。通過手動方式將機床移到如圖2-20所示的大致位置。
按下操作面板上的“主軸正轉”按鈕或“主軸反轉”按鈕，使其指示燈變亮，主軸轉動。再按下“Z軸選擇”按鈕，使Z軸方向指示燈變亮，按下“負向”按鈕，用所選刀具來試切工件外圓，如圖2-21所示。然后按“正向”按鈕，X方向保持不動，刀具退出。
圖2-20 移動機床 圖2-21 試切外圓
(2) 測量切削位置的直徑：按下操作面板上的“主軸停止”按鈕，使主軸停止轉動，選擇“測量”菜單命令，彈出如圖2-22(a)所示的對話框，單擊試切外圓時所切線段，選中的線段由紅色變為黃色。記下對話框下半部分中對應的X的值(即直徑)，然后進行以下操作：按下系統操作面板上的“刀偏設置”按鈕；把光標定位在需要設定的坐標系上；光標移到X；輸入直徑值；單擊菜單軟鍵“[測量]”完成X方向對刀，如圖2-22(b)所示。
(a) “車床工件測量”對話框 (b) X方向對刀完成圖
圖2-22 測量切削位置的直徑與輸入
(3) 切削端面：按下操作面板上的“主軸正轉”按鈕或“主軸反轉”按鈕，使其指示燈變亮，主軸轉動。將刀具移至如圖2-23(a)所示的位置，按下控制面板上的“X軸選擇”按鈕，使X軸方向移動指示燈變亮。按下“負向”按鈕，切削工件端面，如圖2-23(b)所示。然后按下“正向”按鈕，Z方向保持不動，刀具退出。
(a) (b)
圖2-23 切削端面視圖
按下操作面板上的“主軸停轉”按鈕，使主軸停止轉動；把光標定位在需要設定的坐標系上；在MDI鍵盤面板上按下需要設定的軸Z鍵；輸入工件坐標系原點的距離(注意距離有正負號)；按菜單軟鍵“[測量]”，自動計算出坐標值填入，完成Z方向對刀，如圖2-24所示。
圖2-24 Z方向對刀完成圖
習 題
(1) 簡述FANUC-0i系統安裝與進入的過程。
(2) 為什么每次啟動系統后要進行“回車床參考點”操作？
(3) 簡述X向對刀過程。
(4) 簡述Z向對刀過程。
新書資訊