综合件仿真加工优化方案

【任务描述】

进行综合件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工与检验。

【任务目标】

知识目标：正确识读零件图样；掌握轴类、盘类零件的加工工艺分析方法；掌握制订一般轴类、盘类零件加工方案的方法；正确填写数控加工刀具卡、工序卡等工艺卡片；熟练运用编程指令进行编程。

技能目标：熟练并正确编制综合件的数控加工程序，掌握宇龙数控仿真软件的应用方法。

情感目标：严格遵守安全文明操作规程，树立安全意识，提高职业素养。

活动一 轴类零件编程与仿真

在规定时间内完成图5-1所示零件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-1 轴零件

【相关知识】

宇龙数控加工仿真系统——FANUC系统。

1.进入系统

1）用鼠标左键单击[开始]按钮，在[程序]目录中弹出[数控加工仿真系统]的子目录，在接着弹出的下级子目录中单击[加密锁管理程序]，如图5-2所示。

图5-2 进入系统操作界面

2）用鼠标左键单击[开始]按钮，在[程序]目录中弹出[数控加工仿真系统]的子目录，在接着弹出的下级子目录中单击[数控加工仿真系统（FANUC）]。系统弹出[用户登录]界面，如图5-3所示。单击[快速登录]按钮或输入用户名和密码，再单击[登录]按钮，进入数控加工仿真系统。一般用户名为guest，口令为guest。

2.选择机床类型

打开菜单[机床]—[选择机床…]，在[选择机床]对话框中选择控制系统的类型和相应的机床类型并按[确定]按钮，此时界面如图5-4所示。

图5-3 用户登录界面

3.定义毛坯

打开菜单[零件]—[定义毛坯]或在工具条上选择图标，系统打开如图5-5所示对话框。

（1）名字输入 在毛坯名字输入框内输入毛坯名，也可使用默认值。

（2）选择毛坯材料 毛坯材料列表框中提供了多种供加工的毛坯材料，可根据需要在[材料]下拉列表中选择毛坯材料。

图5-4 选择机床类型界面

图5-5 [定义毛坯]对话框

（3）选择毛坯形状 车床有两种形状的毛坯供选择：圆柱形毛坯和U形毛坯。可以在[形状]中选择毛坯形状。

（4）参数输入 尺寸输入框用于输入尺寸，单位为毫米。

（5）保存退出 按[确定]按钮，保存定义的毛坯并退出本操作。

（6）取消退出 按[取消]按钮，取消退出操作。

4.放置零件

打开菜单[零件]—[放置零件]命令或者在工具条上选择图标，系统弹出[选择零件]对话框，如图5-6所示。

在列表中单击所需的零件，选中的零件信息加亮显示，按下[确定]按钮，系统自动关闭对话框，零件将被放到机床上。

如果经过[导入零件模型]的操作，对话框的零件列表中会显示模型文件名。若在类型列表中选择[选择模型]，则可以选择导入零件模型文件。选择后，零件模型即经过部分加工的成形毛坯被放置在机床台面上，如图5-7所示。

5.调整零件位置

零件可以在车床卡盘上移动。毛坯安装在卡盘上后，系统将自动弹出一个小键盘，如图5-8所示，通过按动小键盘上的方向按钮，可实现零件的平移、旋转或车床零件调头。小键盘上的[退出]按钮用于关闭小键盘。选择菜单[零件]—[移动零件]，也可以打开小键盘。

图5-6 [选择零件]对话框

图5-7 放置零件模型

图5-8 小键盘

6.选择刀具

打开菜单[机床]—[选择刀具]，或者在工具条中选择图标，系统弹出[刀具选择]对话框，如图5-9所示。在系统中，数控车床允许同时安装8把刀具。

（1）选择车刀

1）在图5-9左侧排列的编号1～8中，选择所需的刀位号。刀位号即为车床刀架上的位置编号。被选中的刀位编号的背景颜色变为蓝色。

2）在刀片列表框中选择所需的刀片后，系统自动给出相匹配的刀柄供选择。

3）选择刀柄。当刀片和刀柄都选择完毕后，刀具被确定，并且输入到所选的刀位号中，并在对话框中以图片形式显示其适用的方式。

（2）删除当前刀具 在当前选中的刀位号中的刀具可通过[删除当前刀具]键删除。

（3）确认选刀 选择好刀具后，按[确认]键完成选刀并退出，或者按[取消]键退出选刀操作。

图5-9 [刀具选择]对话框

7.准备机床

如图5-10所示为FANUC 0i标准车床面板，其准备操作包括以下内容。

图5-10 FANUC 0i标准车床面板

（1）激活机床 检查急停按钮是否松开至状态。若未松开，单击急停按钮将其松开。

（2）机床回参考点 按下操作面板中的回零按钮，接着分别单击、和、按钮，直到操作面板上的指示灯如图5-11所示。

8.对刀

图5-11 机床回参考点

数控程序一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。

下面简单介绍车床的试切法对刀。

试切法对刀是用所选的刀具试切零件的外圆和端面，经过测量和计算得到零件端面中心点的坐标值，其操作步骤如下：

1）按下操作面板中的手动按钮，单击MDI键盘上的按钮，此时CRT界面上显示坐标值，利用操作面板上的、和、按钮，将机床移动到如图5-12所示的大致位置。

2）按下操作面板中的旋转按钮，使主轴转动，利用操作面板上的、和、按钮，用所选刀具试切工件外圆，如图5-13所示。单击停止按钮，使主轴停止转动，然后单击菜单[测量]—[坐标测量]，如图5-14所示，再单击试切外圆时所切线段，选中的线段由蓝色变为绿色，记下右面对话框中对应的X值，记为X1。单击MDI键盘上的按钮，使CRT界面上显示刀具形状补偿参数页面，如图5-15所示，输入X1值并单击CRT界面上下方的按钮，X轴方向对刀完成。

图5-12 移动机床

图5-13 试切工件外圆

图5-14 进行坐标测量

图5-15 形状补偿参数页面

3）按下操作面板中的旋转按钮，使主轴转动，再利用操作面板上的、和、按钮，将刀具退至如图5-16所示位置，单击移动按钮和，试切工件端面，如图5-17所示。在CRT界面上显示刀具形状补偿参数页面，输入Z0并单击CRT界面上下方的按钮，Z轴方向对刀完成。利用操作面板上的、和、按钮，使刀具远离工件，再单击停止按钮，使主轴停止转动即可。

图5-16 退刀

图5-17 试切工件端面

9.车床刀具补偿参数

如图5-18和图5-19所示，车床的刀具补偿包括刀具的磨损量补偿参数和形状补偿参数，两者之和构成车刀偏置量补偿参数，设定后可在数控程序中调用。

刀具使用一段时间后产生磨损，会使产品尺寸产生误差，因此需要对刀具设定磨损量补偿。按键进入磨损量参数设定页面。

图5-18 刀具磨损量补偿参数

图5-19 刀具形状补偿参数

10.编辑程序

按下操作面板中的编辑按钮，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，选定一个数控程序后，此程序显示在CRT界面上，可对其进行编辑操作。

（1）移动光标 按或按钮翻页，按或按钮移动光标。

（2）插入字符 先将光标移到所需位置，单击MDI键盘上的数字/字母键，将代码输入到输入域中，再按键，把输入域的内容插入到光标所在代码后面。

（3）删除输入域中的数据 按键可删除输入域中的数据。

（4）删除字符 先将光标移到所要删除字符的位置，再按键，删除光标所在位置的代码。

（5）查找 输入需要搜索的字母或代码；按按钮开始在当前数控程序中光标所在位置后搜索（代码可以是一个字母或一个完整的代码，如“N0010”和“M”等）。如果此数控程序中有所搜索的代码，则光标停留在找到的代码处；如果此数控程序中光标所在位置后没有所搜索的代码，则光标停留在原处。

（6）替换 先将光标移到所需替换字符的位置，再将替换成的字符通过MDI键盘输入到输入域中，按键，即可用输入域的内容替代光标所在位置的代码。

【引导操作】

1.工艺分析

根据基准先行原则，先加工左端外圆、内孔、内直槽和内螺纹，并调头控制总长后再加工右端外圆。

1）工艺卡片见表5-1。

表5-1 工艺卡片

2）刀具卡片见表5-2。

表5-2 刀具卡片

2.加工过程

（1）左端加工

1）左端外圆加工程序见表5-3。

表5-3 左端外圆加工程序(www.xing528.com)

2）左端外圆仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-20所示。

图5-20 左端外圆仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

3）左端内孔加工程序见表5-4。

表5-4 左端内孔加工程序

4）左端内孔仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-21所示。

图5-21 左端内孔仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

5）左端内直槽加工程序见表5-5。

表5-5 左端内直槽加工程序

6）左端内直槽仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-22所示。

图5-22 左端内直槽仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

7）左端内螺纹加工程序见表5-6。

表5-6 左端内螺纹加工程序

8）左端内螺纹仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-23所示。

图5-23 左端内螺纹仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

（2）工件总长控制 调头装夹零件，用外圆车刀加工至规定长度。

（3）右端加工

1）右端加工程序见表5-7。

表5-7 右端加工程序

2）右端仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-24所示。

图5-24 右端仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

加工完成后进行测量检验，如图5-25所示。

图5-25 测量检验

【应用训练】

1.在规定时间内完成图5-26所示工件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-26 应用训练（一）

2.在规定时间内完成图5-27所示工件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-27 应用训练（二）

3.在规定时间内完成图5-28所示工件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-28 应用训练（三）

活动二 盘类零件编程与仿真

在规定时间内完成图5-29所示零件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-29 盘类零件

【引导操作】

1.工艺分析

根据基准先行原则，先加工左端外圆、内孔，并调头控制总长后，再加工右端外圆、外槽和内螺纹。

1）工艺卡片见表5-8。

表5-8 工艺卡片

2）刀具卡片见表5-9。

表5-9 刀具卡片

2.加工过程

（1）左端加工

1）左端外圆加工程序见表5-10。

表5-10 左端外圆加工程序

2）左端外圆仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-30所示。

图5-30 左端外圆仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

3）左端内孔加工程序见表5-11。

表5-11 左端内孔加工程序

4）左端内孔仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-31所示。

图5-31 左端内孔仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

（2）工件总长控制 调头装夹零件，用外圆车刀加工至规定长度。

（3）右端加工

1）右端外圆加工程序见表5-12。

表5-12 右端外圆加工程序

2）右端外圆仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-32所示。

图5-32 右端外圆仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

3）右端外直槽加工程序见表5-13。

表5-13 右端外直槽加工程序

4）右端外直槽仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-33所示。

图5-33 右端外直槽仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

5）右端内孔加工程序见表5-14。

表5-14 右端内孔加工程序

6）右端内孔仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-34所示。

图5-34 右端内孔仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

7）右端内螺纹加工程序见表5-15。

表5-15 右端内螺纹加工程序

8）右端内螺纹仿真加工。其轨迹路线模拟和零件模拟加工如图5-35所示。

图5-35 右端内螺纹仿真加工轨迹路线模拟和零件模拟加工

加工完成后进行测量检验，如图5-36所示。

图5-36 测量检验

【应用训练】

1.在规定时间内完成图5-37所示工件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-37 应用训练（四）

2.在规定时间内完成图5-38所示工件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-38 应用训练（五）

3.在规定时间内完成图5-39所示工件的工艺分析和编程，并在指定的仿真软件上进行仿真加工和检验。

图5-39 应用训练（六）