仿真铣书简单外轮廓的仿真加工

上海宇龙仿真系统实训练习题目录

上海宇龙仿真系统实训练习题

铣项目一：简单外轮廓的仿真加工

一、实训目的：

1 熟练掌握数控仿真铣削加工平面外轮廓的基本方法和确定相关的切削用量

2 能够铣削二维直线、圆弧外轮廓的工件等

3 能用仿真软件对加工质量进行分析

二、课题图及配分表

项目一图

技术要求：

1、不得使用砂布、锉刀等

2、去毛刺、锐边

毛坯材料：45 规格80×80×20

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表1-1课题件1-1实操配分表

三、实训步骤及注意事项

1打开仿真软件

2选择机床和系统。

打开菜单“机床/选择机床…”（如图2-1-1-1所示），或者点击工具条上的小图标，

在“选择机床”对话框中，机床类型选择相应的机床，厂家及型号在下拉框中选择相应的型号，按确定按钮，此时界面如图2-1-1-1所示。

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图2-1-1-1 华中数控系统

3 图纸分析

此工件加工内容包括加工要素有平面、曲线。主要加工项目为外轮廓及外轮廓下侧（015.05-）mm 尺寸。全部加工内容可在一次装夹中同时加工出。

4 工艺分析

铣削平面外轮廓零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。一般来说，由工件外切向切入、切向切出。对于有直角的零件切入、切出段应安排在直角的位置。对于无直角的零件切入、切出段需要加入圆弧段以保证切向切入、切出得到较好的加工质量。

切削用量选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。合理地选择切削用量，不但可以提高切削效率，还可以提高零件的表面精度，影响切削用量的因素有：机床的刚度、刀具的使用寿命、工件的材料、切削液。

切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。

合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

（1）背吃刀量P α(㎜)主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产效率，精加

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工余量一般取（0.2～0.5）㎜。

υ(m/min)。

（2）主轴转速n（r/min）主要根据允许的切削速度

c

υ/πD

n=1000

c

υ—切削速度，由刀具的耐用度决定；

式中

c

D —工件或刀具直径（㎜）。

（3）进给量（进给速度）f (㎜/min或㎜/r)是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应选小些，一般在20～50㎜/min范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。

在编程时，在接近拐角前适当地降低进给速度，过拐角后再逐渐增速。

选择进给速度还要考虑零件加工中的某些特殊情况，有时切削点的进给速度并不等于程序输入的进给速度。如用同一进给速度加工同一曲率半径的内、外圆弧时，切削刃沿工件表面运动的切削速度并非编程的给定速度值F。特别是当刀具半径接近圆弧半径加工内圆弧时，切削速度的变化率非常大，有可能引起损伤刀具或工件的严重后果。因此，在编写此类轮廓时要考虑此类问题。可按下面的公式进行计算。

F H=F（R X/ R L）

F H——切削圆弧时的速度

R L——轮廓的圆弧半径

R X——刀心的圆弧半径

工件坐标原点（编程原点）尽量与设计基准重合以更好保证加工精度并简化编程时的计算。

5节点计算（略）

此零件组成几何元素之间关系清楚，条件充分，编程时所需基准点坐标很容易求得。6编程

操作者使用的数控系统种类很多，这里提供两种系统的程序作为参考。在FANUC系统中编写的程序见表1-2，

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表1-2、项目一的华中系统加工程序单

7定义毛坯：

打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择“”，系统打开图2-2-1-1对话框：

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长方形毛坯定义

1）名字输入

在毛坯名字输入框内输入毛坯名，也可以使用缺省值。

2) 选择毛坯形状

铣床、加工中心有两种形状的毛坯供选择：长方形毛坯和圆柱形毛坯。可以在“形状”下拉列表中选择毛坯形状。

本课题按图纸要求选择长方形毛坯。

3）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

4) 参数输入

在尺寸输入框中输入尺寸。

长方形毛坯长和宽定为80mm，高的定为15mm。

5) 保存退出

按“确定”按钮，保存定义的毛坯并且退出本操作。

8、选择夹具安装毛坯：

打开菜单“零件/安装夹具”命令或者在工具条上选择图标，系统将弹出“选择夹具”对话框。只有铣床和加工中心可以安装夹具。

在“选择零件”列表框中选择毛坯。在“选择夹具”列表框中选夹具。

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长方形零件可以使用工艺板或者平口钳；分别如图2-2-4-1和2-2-4-2所示

图2-2-4-1 图2-2-4-2

圆柱形零件可以选择工艺板或者卡盘。如图2-2-4-3和2-2-4-4所示。

图2-2-4-3 图2-2-4-4

“夹具尺寸”成组控件内的文本框仅供用户修改工艺板的尺寸。平口钳和卡盘的尺寸由系统根据毛坯尺寸给出定值；工艺板长和宽的范围为50mm至1000mm，高的范围为10mm 至100mm。

“移动”成组控件内的按钮供调整毛坯在夹具上的位置。

铣床和加工中心可以不使用夹具。

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操作对话框。如图2-2-5-1 所示：

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图2-2-5-1 “选择零件”对话框图2-2-5-2

在列表中点击所需的零件，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，零件和夹具（如果已经选择了夹具）将被放到机床上。对于卧式加工中心还可以在上述对话框中选择是否使用角尺板。如果选择了使用角尺板，那么在放置零件时，角尺板同时出现在机床台面上。如图2-2-5-2所示

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，若在类型框中选择“选择模型”，则可以选择导入的零件模型文件。如图2-2-5-3。选择后，零件模型即经过部分加工的成型毛坯被放置在机床台面上。如图2-2-5-4所示；若在类型框中选择“选择毛坯”，即使选择了导入的零件模型文件，放置在工作台面上的仍然是未经加工的原毛坯。如图2-2-5-5所示

图2-2-5-3

2.2.6 调整零件位置

零件放置好后可以在工作台面上移动。毛坯放上工作台后，系统将自动弹出一个小键盘（如图2-2-6-1），通过按动小键盘上的方向按钮，实现零件的平移和旋转。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。

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图2-2-6-1

2.2.7 使用压板

铣床和加工中心在使用工艺板或者不使用夹具时，可以使用压板。

安装压板打开菜单“零件/安装压板”。系统打开“选择压板”对话框。图2-2-7-1

图2-2-7-1 图2-2-7-2

根据放置零件的尺寸，对话框中列出支持该零件的各种安装方案，拉动滚动条，可以浏览全部可能方案。默认选择的为第一种方案。选择所需要的安装方案，按下“确定”以后，压板将出现在台面上。

在“压板尺寸”中可更改压板长、高、宽。范围：长30mm至100mm；高10mmm至20mm；宽10mm至50mm。

移动压板打开菜单“零件/移动压板”。系统弹出小键盘，如图2-2-7-2，操作者可以根据需要平移压板，（但是不能旋转压板，小键盘中间的旋转按钮无效）。首先用鼠标选择需移动的压板，被选中的压板颜色变成灰色；然后按动小键盘中的方向按钮操纵压板移动。移动压板时被选中的压板颜色变成灰色。

拆除压板打开菜单“零件/拆除压板”，可拆除压板。

9选择刀具：

打开菜单“机床/选择刀具”或者在工具条中选择“”，系统弹出刀具选择对话框。

1)号

在对话框的下半部中指定序号（如图2-3-2-1）。这个序号就是刀库中的刀位号。卧式加工中心允许同时选择20把刀具；立式加工中心允许同时选择24把刀具。铣床只能放置一把刀。

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图2-3-2-1 加工中心指定刀位号

2) 选择需要的刀具

卧式加工中心装载刀位号最小的刀具。其余刀具放在刀架上，通过程序调用。先用鼠标点击“已经选择刀具”列表中的刀位号，再用鼠标点击“可选刀具”列表中所需的刀具，选中的刀具对应显示在“已经选择刀具”列表中选中的刀位号所在行，按下“确定”完成刀具选择。刀位号最小的刀具被装在主轴上

立式加工中心暂不装载刀具。刀具选择后放在刀架上。程序可调用。先用鼠标点击“已经选择刀具”列表中的刀位号，再用鼠标点击“可选刀具”列表中所需的刀具，选中的刀具对应显示在“已经选择刀具”列表中选中的刀位号所在行，按下“确定”完成刀具选择。刀具按选定的刀位号放置在刀架上

铣床只需在刀具列表中，用鼠标点击“可选刀具”列表中所需的刀具，选中的刀具显示在“已经选择刀具”列表中，按下“确定”完成刀具选择。所选刀具直接安装在主轴上。

3) 输入刀柄参数

操作者可以按需要输入刀柄参数。参数有直径和长度两个。总长度是刀柄长度与刀具长度之和。

刀柄直径的范围为0mm至1000mm；刀柄长度的范围为0mm至1000mm。

在本项目中我们可以不改动刀柄的相关参数。

4) 删除当前刀具

如果你选错了刀具可以按“删除当前刀具”键可删除此时“已选择的刀具”列表中光标停留的刀具。（没有选错此步省略）。

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5) 确认选刀

选择完刀具，完成刀尖半径（钻头直径），刀具长度修改后，按“确认”键完成选刀，刀具被装在主轴上或按所选刀位号放置在刀架上；按“取消”键退出选刀操作。

10、对刀：

1)机床回参考点：

按一下急停按钮，确保急停按钮为旋起状态。用鼠标左键点击回零按钮。检查操作面板上回零指示灯是否亮，若指示灯亮，则已进入回零模式；若指示灯不亮，则点击按钮，使回零指示灯亮，转入回零模式。

在回零模式下，点击控制面板上的按钮，此时X轴将回零，CRT上的X坐标变为“0.000”。同样，分别再点击，，可以将Y、Z轴回零。此时CRT界面如图3-1-2-1所示

图3-1-2-1 CRT界面上的显示值

2)对刀：

X，Y轴对刀

一般铣床及加工中心在X，Y方向对刀时使用的基准工具包括刚性靠棒和寻边器两种。

点击菜单“机床/基准工具…”，弹出的基准工具对话框中，左边的是刚性靠棒基准工具，右边的是寻边器。如图3-2-1-1

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图3-2-1-1

刚性靠棒：

刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式对刀，具体过程如下(我们采用将零件放置在基准工具的左侧（正面视图）的方式)

X轴方向对刀

点击操作面板中切换到“手动”方式；

借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮

、、，将机床移动到如下图所示的大致位置。

图3-2-1-2

移动到大致位置后，可以采用点动方式移动机床，点击菜单“塞尺检查/1mm”，使操

作面板按钮亮起，通过调节操作面板上的倍率，移动靠棒，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”，如图3-2-1-3所示。（

表示点动的倍率，分别代表0.001毫米，0.01毫米，0.1毫米，1毫米）

也可以采用手轮方式机床，点击菜单“塞尺检查/1mm”，点击按钮，显示手轮，选择旋钮和手轮移动量旋钮，调节手轮。使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”。如图3-2-1-3所示。

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图3-2-1-3

记下塞尺检查结果为“合适”时CRT 界面中的X 坐标值，此为基准工具中心的X 坐标，记为1X ；将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为2X ；将塞尺厚度记为3X ；将基准工件直径记为4X （可在选择基准工具时读出）。

则工件上表面中心的X 的坐标为基准工具中心的X 的坐标 － 零件长度的一半 － 塞尺厚度 － 基准工具半径。即224321X X X X ---。结果记为X 。

Y 方向对刀采用同样的方法。得到工件中心的Y 坐标，记为Y 。 注：使用点动方式移动机床时，手轮的选择旋钮需置于OFF 档

完成X ，Y 方向对刀后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”将塞尺收回；点击操作面板中切换到“手动”方式；利用操作面板上的按钮，将Z 轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具。

注：塞尺有各种不同尺寸，可以根据需要调用。本系统提供的赛尺尺寸有0.05mm ，0.1mm ，0.2mm ，1mm ，2mm ，3mm ，100mm （量块）

寻边器：

寻边器有固定端和测量端两部分组成。固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。在测量时，主轴以400rpm 旋转。通过手动方式，使寻边器向工件基准面移

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动靠近，让测量端接触基准面。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，测量端会明显的偏出，出现明显的偏心状态。这是主轴中心位置距离工件基准面的距离等于测量端的半径。

X轴方向对刀

点击操作面板中切换到“手动”方式；

借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮

、、，将机床移动到如图3-2-1-2所示的大致位置。

在手动状态下，点击操作面板上或按钮，使主轴转动。未与工件接触时，寻

边器测量端大幅度晃动。

移动到大致位置后，可采用增量方式移动机床，使操作面板按钮亮起，通过

调节操作面板上的倍率，点击按钮，使寻边器测量端晃动幅度

逐渐减小，直至固定端与测量端的中心线重合，如图3-2-1-4所示；若此时再进行增量或手轮方式的小幅度进给时，寻边器的测量端突然大幅度偏移，如图3-2-1-5所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合。

也可以采用手轮方式机床，点击按钮，显示手轮，点击鼠标左键或右键调整选择旋钮和手轮移动量旋钮，并调节手轮。寻边器晃动幅度逐渐减小，

直至几乎不晃动，如图3-2-1-4所示，若此时再进行增量或手轮方式的小幅度进给时，寻边器突然大幅度偏移，如图图3-2-1-5所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合。

图3-2-1-4 图3-2-1-5

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记下寻边器与工件恰好吻合时CRT 界面中的X 坐标，此为基准工具中心的X 坐标，记为1X ；将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为2X ；将基准工件直径记为3X 。（可在选择基准工具时读出）

则工件上表面中心的X 的坐标为基准工具中心的X 的坐标 － 零件长度的一半 － 基准工具半径。即22321X X X --。结果记为X 。

Y 方向对刀采用同样的方法。得到工件中心的Y 坐标，记为Y 。

完成X ，Y 方向对刀后，点击操作面板中

切换到“手动”方式；利用操作面板上的按钮，将Z 轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具。 注：使用点动方式移动机床时，手轮的选择旋钮需置于OFF 档

Z 轴对刀

铣床对Z 轴对刀时采用的是实际加工时所要使用的刀具。

塞尺检查法：

点击菜单“机床/选择刀具”或点击工具条上的小图标，选择所需刀具。 点击操作面板中切换到“手动”方式； 借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮

、、 ，将机床移动到如图3-2-1-6所示的大致位置。

类似在X ，Y 方向对刀的方法进行塞尺检查，得到“塞尺检查：合适”时Z 的坐标值，记为Z1，如图3-2-1-7所示。则工件中心的Z 坐标值为Z1 － 塞尺厚度。得到工件表面一点处Z 的坐标值，记为Z 。

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图3-2-1-6

图3-2-1-7

试切法：

点击菜单“机床/选择刀具”或点击工具条上的小图标，选择所需刀具。

点击操作面板中切换到“手动”方式；

借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮

、、，将机床移动到如图3-2-1-6所示的大致位置。

打开菜单“视图/选项…”中“声音开”和“铁屑开”选项。

点击操作面板上或按钮，使主轴转动；点击、按钮，移动Z轴，切削零件的声音刚响起时停止，使铣刀将零件切削小部分，记下此时Z的坐标值，记为Z，此

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为工件表面一点处Z的坐标值。

通过对刀得到的坐标值（X，Ｙ，Ｚ）即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。

3)输入坐标系和刀具补偿参数：

输入坐标系

按软键，进入MDI参数设置界面

在弹出的下级子菜单中按软键，进入自动坐标系设置界面，如图3-3-1-1所示:

图3-3-1-1

用按键或选择自动坐标系G54—G59，当前工件坐标系G54，当前相对值零

点；

在控制面板的MDI键盘上按字母和数字键，输入地址字（X、Y、Z）和通过对刀得到的工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。设通过对刀得到的工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值为（-100，-200，-300），需采用G54编程，则在自动坐标系G54下按如下格

式输入“X-100Y-200Z-300”，按键，将输入域中的内容输入到指定坐标系中。此时CRT界面上的坐标值发生变化，对应显示输入域中的内容；按键，逐字删除输入域中的内容。

铣床及加工中心的刀具补偿包括刀具的半径和长度补偿，补偿参数在刀具表中设定，可

在数控程序中调用。在起始界面下按软键，进入MDI参数设置界面，此时在弹出的下级子菜单中可见“刀具表”软键。

输入半径补偿参数

按软键进入参数设定页面；如图3-3-2-1所示：

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图3-3-2-1

用以及将光标移到对应刀号的半径栏中，按键后，此

栏可以输入字符，可通过控制面板上的MDI键盘根据需要输入刀具半径5mm补偿值。

修改完毕，按键确认，或按键取消。

11、检验对刀值：

按软键，进入MDI参数设置界面

在弹出的下级子菜单中按软键，进入手动数据输入界面，如图3-3-3-1所示:

图3-3-3-1

在下面的输入框内输入：G54G01X0Y0Z50，按键确认，此时界面变为如图3-3-3-2

图3-3-3-2

点击按钮，机床开始运行，当刀具停止时，查看刀具与工件之间的相互位置，在工具栏中选之一，它们分别对应于菜单“视图”下

拉菜单的“复位”、“局部放大”、“动态缩放”、“动态平移”、“动态旋转”、“测视图”、“俯视图”、“前视图”。或者可以将光标置于机床显示区域内，点击鼠标右键，弹出浮动菜单进行相应选择。将鼠标移至机床显示区，拖动鼠标，进行相应操作。如果刀具是

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在工件的正中间且距离上表面大约50mm处，说明你的对刀是准确的，否则请你重新再来一遍对刀的步骤。

12、输入程序：

按软键，根据弹出的菜单按软键F1，选择“显示模式”，根据弹出的下级子菜单再按软键F1，选择“正文”

若要创建一个新的程序，用方位键将光标移到则在“选择编辑程序”的菜单中选择“磁盘程序”，在文件名栏输入新程序名（不能与已

有程序名重复），按键即可，此时CRT界面上显示一个空文件，运用键盘或者面板把参考程序输入。在输入的过程中难免出错。如果出错可按下式更改。

程序编辑

选择了一个需要编辑的程序后，在“正文”显示模式下，可根据需要对程序进行插入，删除，查找替换等编辑操作

移动光标选定了需要编辑的程序，光标停留在程序首行首字符前，点击方位键

，使光标移动到所需的位置

插入字符将光标移到所需位置，点击控制面板上的MDI键盘，可将所需的字符插在光标所在位置

删除字符在光标停留处，点击按钮，可删除光标前的一个字符；点击按钮，

可删除光标后的一个字符；按软键，可删除当前光标所在行

查找按软键，在弹出的对话框中通过MDI键盘输入所需查找的字符，按

键确认，立即开始进行查找

若找到所需查找的字符，则光标停留在找到的字符前面；若没有找到所需查找的字符串，则弹出“没有找到字符串xxx”的对话框，按确认

替换按软键，在弹出的对话框中输入需要被替换的字符，按键确认，

在接着弹出的对话框中输入需要替换成的字符，按键确认，弹出如图3-5-2-1的对话框，点击键则进行全文替换；点击键则根据如图3-5-2-2所示的对话框选择是否进行光标所在处的替换。

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注：如果没有找到需要替换的字符串，将弹出“没有找到字符串xxx”的对话框，按

确认

图3-5-2-1图3-5-2-2

编辑好的程序需要进行保存或另存为操作，以便再次调用。

保存文件对数控程序作了修改后，软键“保存文件”变亮，按软键，将程序按原文件名，原文件类型，原路径保存

另存为文件按软键，在弹出的如图3-5-3-1所示的对话框中。

图3-5-3-1 图3-5-4-1

点击控制面板上的键，使光标在各text框和命令按钮间切换。

光标聚焦在“文件名”的text框中，按键后，通过控制面板上的键盘输入另存为的文件名；

光标聚焦在“文件类型”的text框中，按键后，通过控制面板上的键盘输入另存

为的文件类型；或者点击按钮，可在弹出的下拉框中通过选择所需的文件类型，

光标聚焦在“搜寻”的text框中，点击按钮，可在弹出的下拉框中通过选择另存为的路径。

按键确定后，此程序按输入的文件名，文件类型，路径进行保存

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