数控加工仿真技术教案

张家口职业技术学院教案（2007 ～2008 学年度第一学期）
系别机械工程系
班级2005级数控1—2班任教课程数控加工编程及操作
（数控加工仿真技术）教师姓名杨世成
二00七年九月五日
教师课时授课教案
授课主要内容
Ⅰ实习导入
[学生复习] 加工坐标系确定的方法和步骤。

确定加工坐标系的用途。

Ⅱ实习教学
项目1 数控车床仿真操作
任务1 数控车床仿真系统的面板操作
[教师]
在黑板上板书步骤
在教师机上逐步演示操作步骤。

[学生] 做好笔记。

观察操作步骤和运行效果。

（1）数控加工仿真软件的安装
（2）数控仿真界面的进入
（3）选择机床
打开菜单“机床/选择机床···”，选择“FANUC PowerMate 0”数控车床。

（4）机床准备
包括激活机床和机床回零。

（5）定义毛坯
打开菜单“零件/定义毛坯”，然后输入相关参数来确定毛坯的材料和尺寸。

（6）放置零件
打开菜单“零件/放置零件”，在列表中点击所需要的零件，按下确定按钮，系统自动关闭对话框，弹出“调整零件位置”对话框，根据箭头方向调整零件位置或调头。

（7）安装刀具
打开菜单“机床/选择刀具”，弹出“车刀选择”对话框。

选择刀位—选择加工方式—选择刀片—选择刀柄—修改刀具参数—确认选刀
（8）机床手动操作
机床回零后，装好毛坯，将操作面板中MODE SELECT旋钮切换到JOG上。

点击MDI键盘的按钮，此时CRT界面上显示坐标值，利用操作面板上的按钮、和、，将机床移动到毛坯位置附近。

点击按钮，使主轴转动；点击按钮，用所选刀具切削工件外圆；
点击按钮，将刀具退至需要切削的位置；点击按钮，切削工件端面。

（9）机床对刀
1）Z值的确定
装夹好零件坯件。

手动车削坯件的右端面，横向退刀（退中拖板，不能退大拖板）。

按输入键，输入Z0.00，回车。

2）X值的确定
手动试车削坯件外圆，纵向退刀（退大拖板，不能退中拖板）。

测量车削外圆直径尺寸。

教师课时授课教案
授课主要内容
Ⅰ实习导入
[学生] 各自在计算机仿真软件上演示下面的各步骤。

1 选择机床。

2 选择、安装刀具。

3 选择坯件尺寸、安装零件。

4 手动方式对刀。

[教师] 回答解释学生提出的问题
Ⅱ实习教学
项目1 数控车床仿真操作
任务2“FANUC PowerMate 0”数控车床仿真系统的面板操作
[教师]
在黑板上板书步骤
在教师机上逐步演示操作步骤。

[学生] 做好笔记。

观察操作步骤和运行效果。

（1）车床对刀（多刀）
车床的刀架上可以同时放置8把刀具，选择其中一把刀为标准刀具，采用试切法或自动设置坐标系法完成对刀后，可通过设置偏置值完成其它刀具的对刀，下面介绍刀具偏置值的获取办法。

按键，使CRT界面显示坐标值。

按键，切换相对坐标系。

选定的标刀试切工件端面，将刀具当前的Z轴位置设为相对零点（设零前不得有Z轴位移）按键，再按，则当前Z轴位置设为相对原点。

标刀试切零件外圆，将刀具当前X轴的位置设为相对零点（设零前不得有X轴的位移）此时标刀在工件上已切出一个基准点。

当标刀在基准点位值时，即在设值的相对零点位置。

按键，再按，则当前X轴位置设为相对原点.此时CRT界面如图27所示。

图1换刀前的机床的CRT界面图2 换刀后机床的CRT界面
退出换刀后，将下一把刀移到工件上基准点的位置上，此时显示的相对值，即为该刀相对于标刀的偏置值△X, △Z。

（为保证刀准确移到工件的基准点上，可采用增量进给方式或手轮进给方式）此时CRT界面如图28所示，所显示的值即为偏置值。

将偏置值输入到磨损量参数补偿表或形状参数补偿表内。

（2）导入数控加工程序
（3）新建数控加工程序
将机床模式旋钮置于“编辑”位置，在MDI键盘上按下“PROG”键，进入编辑页面，输入程序名，按下“INSERT”键，就建立了一个新的数控加工程序界面，然后将程序代码输入。

（4）程序编辑与保存
在程序编辑页面内，用光标移动键、翻页键和程序编辑键对程序完成输入和编辑操作。

按软键“操作”；在出现的下级子菜单中按软键；再按软键“穿孔”，在弹出的对话框中输入文件名，选择文件类型和保存路径，按“保存”按钮确定或按“取消”按钮取消保存操作。

（5）自动加工
将模式选钮置于“AUTO”位置，如果按下单步开关，点击“循环启动”按钮，机床做单步运行，点击“循环启动”按钮一次，机床执行一个程序段；如果没有按下单步开关，机床自动加工安装的零件。

[教师提示] 没有手动对刀，绝不能进行自动车削。

（6）学生操作
1）输入前面零件的加工程序
2）选择、安装刀具。

3）选择、安装毛坯件。

4）手动对刀，确定加工坐标系。

5）自动车削零件。

（7）学生自己任务3提供的仿真实例和步骤，完成从程序编制到自动车削的全过程。

教师巡视，检查学生的操作过程。

回答学生的问题，纠正学生操作过程中出现的错误。

指导学生完成自动车削的全过程。

使学生通过仿真实习，真正掌握程序输入、对刀、自动车削零件的基本技术和操作要领，完成从软件到数控机床操作的过渡。

（8）实习报告
教师填写完成时间，根据完成情况和时间评定学生的学习、实习成绩。

（9）板书设计
程序输入步骤
自动循环车削对刀步骤
自动循环车削步骤
教师课时授课教案
授课主要内容
Ⅰ实习导入
[学生复习] 数控加工坐标系确定的方法和步骤。

确定加工坐标系的用途。

Ⅱ实习教学
项目2 数控铣床仿真操作
任务2.1 数控铣床的手动操作与对刀
[教师]
在黑板上板书步骤
在教师机上逐步演示操作步骤。

[学生] 做好笔记。

观察操作步骤和运行效果。

（1）数控仿真界面的进入
（2）选择机床
打开菜单“机床/选择机床···”，选择FANUC 0i北京第一机床厂铣床面板。

（3）机床准备
（4）包括激活机床和机床回零。

（5）定义毛坯
打开菜单“零件/定义毛坯”，然后输入相关参数来确定毛坯的材料和尺寸。

（6）放置零件
打开菜单“零件/放置零件”，在“选择零件”列表中点击所需要的零件，在“选择夹具”列表框中根据零件外形选择平口钳、工艺压板或卡盘等夹具，按下确定按钮，系统自动关闭对话框，弹出“调整零件位置”对话框，根据箭头方向调整零件位置。

（7）安装刀具
打开菜单“机床/选择刀具”，弹出“刀具选择”对话框。

根据筛选项“直径”和“类型”找出符合条件的刀具，用鼠标点击“可选刀具”列表中所需要的刀具，可以发现该刀具已经进入“已经选择刀具列表”中，按“确定”按钮完成刀具选择。

（8）机床手动操作
1）手动/连续方式
点击操作面板上的“手动”按钮，使其指示灯亮，机床进入手动模式；分别点击，，按钮和，，按钮，移动机床。

点击控制主轴的转动和停止。

2）手动脉冲方式
在手动/连续方式或在对刀，需精确调节机床时，可用手动脉冲方式调节机床。

点击操作面板上的“手动脉冲”按钮或，使指示灯变亮；点击按钮，显示手轮，鼠标对准“轴选择”旋钮，点击左键或右键，选择坐标轴；
鼠标对准“手轮进给速度”旋钮，点击左键或右键，选择合适的脉冲当量；鼠标对
准手轮
，点击左键或右键，精确控制机床的移动。

点击控制主轴的转动和停止；点击，可隐藏手轮。

（9）机床对刀 1）X 、Y 值的确定 准备好基准工具 装夹好零件坯件。

模式按键选择手轮模式，选择好相应轴摇动手轮，分别从X 轴和Y 轴的任何一个负方向接近工件的左侧和前侧，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 。

2）Z 值的确定
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。

装好刀具后，点击操作面板中的按钮进入“手动”方式； 利用操作面板上的
，
，
按钮和
，
，
按钮，将机床移适当
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。

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 。

教师逐步板书逐步演示上述步骤。

[学生]在各自在计算机仿真软件上按笔记逐步操作演练。

[教师] 巡视学生演练情况，回答学生的操作疑问。

（10）板书设计
机床选择
材料选择
刀具选择
加工坐标系的确定步骤
手动车削对刀 确定X 值的步骤 确定Y 值的步骤
确定Z 的步骤
教师课时授课教案
授课主要内容
Ⅰ实习导入
[学生] 各自在计算机仿真软件上演示下面的各步骤。

1 选择机床。

2 选择、安装刀具。

3 选择坯件尺寸、安装零件。

4 手动方式对刀。

[教师] 回答解释学生提出的问题
Ⅱ实习教学
项目2 数控铣床仿真操作
任务2.2 数控铣床刀具补偿参数、程序处理和仿真加工
[教师]
在黑板上板书步骤
在教师机上逐步演示操作步骤。

[学生] 做好笔记。

观察操作步骤和运行效果。

（1）铣床对刀（复习）
检查学生对刀情况。

对刀参数输入：打开对刀参数输入界面，用方位键选择所需的坐标系和坐标轴。

利用MDI键盘输入通过对刀得到的工件坐标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原点在机床坐标系中的坐标值（如-500，-415，-404），则首先将光标移到
G54坐标系X的位置，在MDI键盘上输入“-500.00”，按软键“输入”或按，参数输入到指定区域。

按键逐字删除输入域中的字符。

点击，将光标移到Y的位置，输入
“-415.00”，按软键“输入”或按，参数输入到指定区域。

同样的可以输入Z的值。

刀补参数输入，打开刀补参数输入界面，用方位键选择所需的番号，并用
确定需要设定的直径补偿是形状补偿还是摩耗补偿，将光标移到相应的区域。

点击MDI键盘上的数字/字母键，输入刀尖直径补偿参数按软键“输入”或按，参数输入到指定区域。

按
键逐字删除输入域中的字符。

（2）导入数控加工程序
（3）新建数控加工程序
将机床模式旋钮置于“编辑”位置，在MDI键盘上按下“PROG”键，进入编辑页面，输入程序名，按下“INSERT”键，就建立了一个新的数控加工程序界面，然后将程序代码输入。

（4）程序编辑与保存
在程序编辑页面内，用光标移动键、翻页键和程序编辑键对程序完成输入和编辑操作。

点击操作面板上的编辑，编辑状态指示灯变亮，此时已进入编辑状态。

按软键“操作”，在下级子菜单中按软键“Punch”，在弹出的对话框中输入文件名，选择文件类型和保存路径，按“保存”按钮。

教师课时授课教案
授课主要内容
Ⅰ实习导入
[学生复习] 数控加工坐标系确定的方法和步骤。

加工中心刀库的用途和工作原理。

Ⅱ实习教学
项目3 南通立式加工中心的仿真操作
任务3.1 立式加工中心的手动操作与对刀
[教师]
在黑板上板书步骤
在教师机上逐步演示操作步骤。

[学生] 做好笔记。

观察操作步骤和运行效果。

（1）数控仿真界面的进入
（2）选择机床
打开菜单“机床/选择机床···”，选择FANUC 0i南通立式加工中心机床面板。

（3）机床准备
（4）包括激活机床和机床回零。

（5）定义毛坯
打开菜单“零件/定义毛坯”，然后输入相关参数来确定毛坯的材料和尺寸。

（6）放置零件
打开菜单“零件/放置零件”，在“选择零件”列表中点击所需要的零件，在“选择夹具”列表框中根据零件外形选择平口钳、工艺压板或卡盘等夹具，按下确定按钮，系统自动关闭对话框，弹出“调整零件位置”对话框，根据箭头方向调整零件位置。

（7）安装刀具
打开菜单“机床/选择刀具”，弹出“刀具选择”对话框。

根据筛选项“直径”和“类型”找出符合条件的刀具，用鼠标点击“可选刀具”列表中所需要的刀具，可以发现该刀具已经进入“已经选择刀具列表”中，按“确定”按钮完成刀具选择。

（8）机床手动操作
1）手动/连续方式
将操作面板上的方式选择旋钮设为手动，机床进入“手动”模式。

使用手动轴选择旋钮和点击手动移动按钮，移动机床。

点击按钮控制主轴的转动和停止。

注：刀具切削零件时，主轴需转动。

加工过程中刀具与零件发生非正常碰撞后（非正常碰撞包括车刀的刀柄与零件发生碰撞；铣刀与夹具发生碰撞等），系统弹出警告对话框，同时主
轴自动停止转动，调整到适当位置，继续加工时需再次点击按钮，使主轴重新转动。

2）手动脉冲方式
在手动/连续方式或在对刀，需精确调节机床时，可用手动脉冲方式调节机床。

将操作面板上的方式选择旋钮设为手轮模式。

点击按钮显示手轮。

鼠标对准“轴选择”旋钮，点击左键或右键，选择坐标轴。

鼠标对准“手轮进给速度”旋钮，点击左键或右键，选择合适的脉冲当量。

鼠标对准手轮，点击左键或右键，精确控制机床的移动。

点击控制主轴的转动和停止。

点击
，可隐藏手轮。

（9）机床对刀 1）X 、Y 值的确定 准备好基准工具 装夹好零件坯件。

模式按键选择手轮模式，选择好相应轴摇动手轮，分别从X 轴和Y 轴的任何一个负方向接近工件的左侧和前侧，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 。

2）Z 值的确定
立式加工中心Z 轴对刀时首先要将已放置在刀架上的刀具放置在主轴上，再逐把对刀。

立式加工中心需采用MDI 操作方式装刀。

铣床Z 轴对刀时采用实际加工时所要使用的刀具。

对刀方法采用塞尺检查法。

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。

将操作面板上的方式选择旋钮设为
手动，进入“手动”方式；
适当使用手动轴选择旋钮和点击手动移动按钮，将机床移到适当位
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。

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 。

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。

注：其它各把刀再进行对刀时只需依次重复上述步骤。

教师逐步板书逐步演示上述步骤。

[学生]在各自在计算机仿真软件上按笔记逐步操作演练。

[教师] 巡视学生演练情况，回答学生的操作疑问。

（10）板书设计
教师课时授课教案
授课主要内容
Ⅰ实习导入
[学生] 各自在计算机仿真软件上演示下面的各步骤。

1 选择机床。

2 选择、安装刀具。

3 选择坯件尺寸、安装零件。

4 手动方式对刀。

[教师] 回答解释学生提出的问题
Ⅱ实习教学
项目3 南通立式加工中心的仿真操作
任务3.2 加工中心刀具补偿参数、程序处理和仿真加工
[教师]
在黑板上板书步骤
在教师机上逐步演示操作步骤。

[学生] 做好笔记。

观察操作步骤和运行效果。

（1）加工中心对刀（复习）
检查学生对刀情况。

对刀参数输入：打开对刀参数输入界面，用方位键选择所需的坐标系和坐标轴。

利用MDI键盘输入通过对刀得到的工件坐标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原点在机床坐标系中的坐标值（如-500，-415，-404），则首先将光标移到
G54坐标系X的位置，在MDI键盘上输入“-500.00”，按软键“输入”或按，参数输入到指定区域。

按键逐字删除输入域中的字符。

点击，将光标移到Y的位置，输入
“-415.00”，按软键“输入”或按，参数输入到指定区域。

同样的可以输入Z的值。

刀补参数输入，打开刀补参数输入界面，用方位键选择所需的番号，并用
确定需要设定的直径补偿是形状补偿还是摩耗补偿，将光标移到相应的区域。

点击MDI键盘上的数字/字母键，输入刀尖直径补偿参数按软键“输入”或按，参数输入到指定区域。

按
键逐字删除输入域中的字符。

（2）导入数控加工程序
（3）新建数控加工程序
将机床模式旋钮置于“编辑”位置，在MDI键盘上按下“PROG”键，进入编辑页面，输入程序名，按下“INSERT”键，就建立了一个新的数控加工程序界面，然后将程序代码输入。

（4）程序编辑与保存
在程序编辑页面内，用光标移动键、翻页键和程序编辑键对程序完成输入和编辑操作。

将操作面板上的方式选择旋钮设为编辑模式，此时已进入编辑状态。

按软键“操作”，在下级子菜单中按软键“Punch”，在弹出的对话框中输入文件名，选择文件类型和保存路径，按“保存”按钮。