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摘要：工件坐标系的设定及对刀是数控加工中重要而关键的环节，笔者通过上海宇龙数控加工仿真软件模拟多把刀对刀过程，建立工件坐标系并验证其正确性，该方法在理论教学中可增强学生对数控车床的直观认识和理解，更为实际加工提供了参考和借鉴。
关键词：数控仿真 工件坐标系 试切法对刀 数控车床
数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘套类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作。试切法对刀在数控车床的加工中占有非常重要的地位，而在数控车床理论教学过程中，学生对试切法对刀原理难以掌握，从而使实际操作具有一定的危险性，因此为了加深学生对对刀过程的理解，可以使用数控仿真软件进行仿真模拟，不仅能直观的进行对刀过程的演示，而且能够及时验证其正确性，为后期的实际加工打好基础。
而在现有的文献中一般以介绍单把刀对刀为主。但在实际加工中，一个零件的加工需要多把刀具，不同的刀具其对刀方式、技巧各不相同。基于上述情况，本文结合实例详细介绍了宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate数控车床多把刀具对刀方法，对该类车床的推广和使用有很大帮助。
1 对刀原理
FANUC Oi-mate系统数控车床正常开启步骤：NC启动—旋转紧急急停按键—NC准备；正常开机后需首先确定机床坐标系，机床坐标系的确定只需将工作台回零（即返参），操作步骤：首先点击数控面板上的“回零”按键，然后点击“+X”，当X方向返参指示灯亮以后，再点击“+Z”，当Z方向返参指示灯亮以后，表示机床坐标系确定成功，这样数控车床内部就建立了一个以车床零点为坐标原点的机床坐标系。
机床坐标系确定好后，接下来需建立工件坐标系。工件坐标系的建立一方面是为了方便编程，另一方面它是数控加工中必不可少的一部分，工件坐标系建立的好坏将直接影响数控加工程序的编制及零件的尺寸精度。
工件坐标系的建立一般通过手动试切法对刀方式来完成，如果同一零件需要3把刀具进行加工，那么这3把刀具都需要分别进行对刀，才能完整建立工件坐标系，但是这3把刀具的对刀方式是有区别的，接下来用试切法对刀完成工件坐标系的设定，如图1所示。
2 数控仿真软件操作
2.1 准备工作 教学中使用上海宇龙数控加工仿真软件中宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate数控车床进行教学。打开仿真软件，首先选择机床，选择的是FANUC Oi mate控制系统中的宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate 数控车床。选择成功后，需对该机床进行正常开启，开启步骤跟实际宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate数控车床开机方式一致，即：NC启动—解除紧急急停按键—NC准备。正常开机后需首先建立机床坐标系，即返参操作，按数控面板上的“回零”按键，然后点击“+X”，再点击“+Z”，当回零指示灯亮以后，机床坐标系创建成功。接下来创建工件坐标系，即用试切法对刀方式完成工件坐标系的创建，在创建工件坐标系之前，首先将工件和刀具安装好，毛坯?准50mm，1号刀具为55°的外圆车刀，2号为刀宽4mm的外切槽刀，3号为60°的外螺纹刀，如图1所示。
2.2 1号外圆车刀试切法对刀
2.2.1 用1号35°外圆车刀建立工件坐标系。①点击数控面板上的“手动方式”，点击“主轴正转”让主轴旋转，在手动方式下将刀架从参考点往工件附近移动，先移-Z再移-X（考虑尾座）；②由于手动方式运动速度快，为防止在移动过程中刀具与工件发生碰撞，接下来用手轮方式将1号35°外圆车刀把工件右端面试切一刀至中心，随后用手动方式让刀具沿+X方向退出，在输入对刀数值之前，Z轴千万不能移动，点击MDI键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面，按CRT显示器软键对应的形状，在1号刀Z轴中输入Z0，如图2所示，点击控制面板上的“刀具测量”，再点击软键对应的“测量”，1号刀具Z轴对刀完成，即1号刀具Z轴工件坐标系建立，此时Z轴可随意移动；③用手轮方式将1号35°外圆车刀沿-Z切削工件外圆一段，车削此段时不必太深也不必太长（不必太深原因是在切削完后要保证剩余部分适合加工尺寸，不必太长原因是只要能把游标卡尺放上测量即可），切削完后用手轮方式将刀具沿+Z方向退出，在输入对刀数值之前，X方向不能移动，点击数控面板上的“主轴停转”，点击菜单栏上的“测量”，在下拉菜单中点击“剖面测量”，用游标卡尺将刚切削过的地方测量一下，点击MID键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面，按CRT显示器“形状”对应的软键，在1号刀X轴中输入测得来的数值，如图3所示，点击数控面板上的“刀具测量”，点击CRT显示器下方“测量”对应的软键，1号刀具X轴对刀完成，此时1号刀具工件坐标系建立成功；④将工作台移至安全位置，将2号外切槽刀转到切削加工位置。
图2 1号刀具工具补正/形状Z轴图3 1号刀具工具补正/形状X轴
2.2.2 2号外切槽刀对刀。①用手轮方式将2号外切槽刀沿-Z靠近工件右端面，由于先前1号35°外圆车刀已将Z轴工件坐标系创建成功，并且1号35°外圆车刀和2号外切槽刀是用于加工同一零件，所以2号外切槽刀此时不能再次切削工件右端面，如果2号刀具再次切削工件右端面，将会造成同一零件的两把刀具Z轴定位不统一，使两把刀具开始加工的点不一致，造成最终零件加工不合格。因此，此时2号外切槽刀需要采用“碰刀法”进行Z轴的对刀。主轴正转，用手轮方式将2号外切槽刀沿-Z方向靠近工件，当刀具与工件很接近时，将手轮的进给倍率调制最低，在刀具进给过程中有切屑飞出时，停止刀具进给，让2号外切槽刀沿+X退出，在输入对刀数值之前，Z轴不能移动，点击MDI键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面，按CRT顯示器软键对应的“形状”，在2号刀Z轴中输入Z0，点击控制面板上的“刀具测量”，再点击软键对应的“测量”，2号刀具Z轴对刀完成，即2号刀具Z轴工件坐标系建立，此时Z轴可随意移动。②2号外切槽刀X轴对刀操作与1号35°外圆车刀X轴的对刀操作方式一致。③当2号刀具工件坐标系建立成功后，将工作台移至安全位置，将3号外螺纹刀转到切削加工位置。
2.2.3 3号外螺纹刀对刀。3号外螺纹车刀X轴和Z轴对刀方式与2号外切槽刀的对刀方式一致，对于Z轴对刀方式同样采用“碰刀法”的方式进行，这样就保证了3把刀具Z轴工件坐标系建立的一致性，对于X轴的对刀方式依然采用试切外圆的方式进行，然后分别需要在刀补中输入相应的数值。
以上三把刀对刀中切记：点击MID键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面后，一定要按CRT显示器“形状”对应的软键，如果不点击“形状”对应的软键，将会在“摩耗”中输入对刀数值，造成工件坐标系创建的不正确性。
3 结束语
在数控教学过程中，数控仿真软件的操作可提高学生对数控机床及数控加工的认识，激发学生的学习兴趣，加强学生对理论知识的理解与掌握，为数控机床的实际操作打下基础。但数控仿真系统也有其局限性，在以后的实际加工中要注意加工参数的正确性。
参考文献：
[1]周小超，数控仿真系统在数控车床试切对刀教学中的应用[J].林业机械与木工设备，2012(11)，40(11):50-51.
[2]韩志引.FANUC Oi-mate 数控车床多把刀具对刀方法与编程技巧[J].潍坊教育学院学报，2010(9)，23(5):95-97.
[3]江本赤，宁宁.数控加工仿真系统车床试切法对刀策略[J].模具技术2010(5):43-45.
作者简介：韩志引(1985-)，女，山东青州人，本科，讲师，研究方向：液压与气压传动技术、数控编程与操作及工程机械液压、液力系统的故障诊断与维修。
关键词：数控仿真 工件坐标系 试切法对刀 数控车床
数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘套类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作。试切法对刀在数控车床的加工中占有非常重要的地位，而在数控车床理论教学过程中，学生对试切法对刀原理难以掌握，从而使实际操作具有一定的危险性，因此为了加深学生对对刀过程的理解，可以使用数控仿真软件进行仿真模拟，不仅能直观的进行对刀过程的演示，而且能够及时验证其正确性，为后期的实际加工打好基础。
而在现有的文献中一般以介绍单把刀对刀为主。但在实际加工中，一个零件的加工需要多把刀具，不同的刀具其对刀方式、技巧各不相同。基于上述情况，本文结合实例详细介绍了宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate数控车床多把刀具对刀方法，对该类车床的推广和使用有很大帮助。
1 对刀原理
FANUC Oi-mate系统数控车床正常开启步骤：NC启动—旋转紧急急停按键—NC准备；正常开机后需首先确定机床坐标系，机床坐标系的确定只需将工作台回零（即返参），操作步骤：首先点击数控面板上的“回零”按键，然后点击“+X”，当X方向返参指示灯亮以后，再点击“+Z”，当Z方向返参指示灯亮以后，表示机床坐标系确定成功，这样数控车床内部就建立了一个以车床零点为坐标原点的机床坐标系。
机床坐标系确定好后，接下来需建立工件坐标系。工件坐标系的建立一方面是为了方便编程，另一方面它是数控加工中必不可少的一部分，工件坐标系建立的好坏将直接影响数控加工程序的编制及零件的尺寸精度。
工件坐标系的建立一般通过手动试切法对刀方式来完成，如果同一零件需要3把刀具进行加工，那么这3把刀具都需要分别进行对刀，才能完整建立工件坐标系，但是这3把刀具的对刀方式是有区别的，接下来用试切法对刀完成工件坐标系的设定，如图1所示。
2 数控仿真软件操作
2.1 准备工作 教学中使用上海宇龙数控加工仿真软件中宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate数控车床进行教学。打开仿真软件，首先选择机床，选择的是FANUC Oi mate控制系统中的宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate 数控车床。选择成功后，需对该机床进行正常开启，开启步骤跟实际宝鸡机床厂SK50P-FANUC Oi mate数控车床开机方式一致，即：NC启动—解除紧急急停按键—NC准备。正常开机后需首先建立机床坐标系，即返参操作，按数控面板上的“回零”按键，然后点击“+X”，再点击“+Z”，当回零指示灯亮以后，机床坐标系创建成功。接下来创建工件坐标系，即用试切法对刀方式完成工件坐标系的创建，在创建工件坐标系之前，首先将工件和刀具安装好，毛坯?准50mm，1号刀具为55°的外圆车刀，2号为刀宽4mm的外切槽刀，3号为60°的外螺纹刀，如图1所示。
2.2 1号外圆车刀试切法对刀
2.2.1 用1号35°外圆车刀建立工件坐标系。①点击数控面板上的“手动方式”，点击“主轴正转”让主轴旋转，在手动方式下将刀架从参考点往工件附近移动，先移-Z再移-X（考虑尾座）；②由于手动方式运动速度快，为防止在移动过程中刀具与工件发生碰撞，接下来用手轮方式将1号35°外圆车刀把工件右端面试切一刀至中心，随后用手动方式让刀具沿+X方向退出，在输入对刀数值之前，Z轴千万不能移动，点击MDI键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面，按CRT显示器软键对应的形状，在1号刀Z轴中输入Z0，如图2所示，点击控制面板上的“刀具测量”，再点击软键对应的“测量”，1号刀具Z轴对刀完成，即1号刀具Z轴工件坐标系建立，此时Z轴可随意移动；③用手轮方式将1号35°外圆车刀沿-Z切削工件外圆一段，车削此段时不必太深也不必太长（不必太深原因是在切削完后要保证剩余部分适合加工尺寸，不必太长原因是只要能把游标卡尺放上测量即可），切削完后用手轮方式将刀具沿+Z方向退出，在输入对刀数值之前，X方向不能移动，点击数控面板上的“主轴停转”，点击菜单栏上的“测量”，在下拉菜单中点击“剖面测量”，用游标卡尺将刚切削过的地方测量一下，点击MID键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面，按CRT显示器“形状”对应的软键，在1号刀X轴中输入测得来的数值，如图3所示，点击数控面板上的“刀具测量”，点击CRT显示器下方“测量”对应的软键，1号刀具X轴对刀完成，此时1号刀具工件坐标系建立成功；④将工作台移至安全位置，将2号外切槽刀转到切削加工位置。
图2 1号刀具工具补正/形状Z轴图3 1号刀具工具补正/形状X轴
2.2.2 2号外切槽刀对刀。①用手轮方式将2号外切槽刀沿-Z靠近工件右端面，由于先前1号35°外圆车刀已将Z轴工件坐标系创建成功，并且1号35°外圆车刀和2号外切槽刀是用于加工同一零件，所以2号外切槽刀此时不能再次切削工件右端面，如果2号刀具再次切削工件右端面，将会造成同一零件的两把刀具Z轴定位不统一，使两把刀具开始加工的点不一致，造成最终零件加工不合格。因此，此时2号外切槽刀需要采用“碰刀法”进行Z轴的对刀。主轴正转，用手轮方式将2号外切槽刀沿-Z方向靠近工件，当刀具与工件很接近时，将手轮的进给倍率调制最低，在刀具进给过程中有切屑飞出时，停止刀具进给，让2号外切槽刀沿+X退出，在输入对刀数值之前，Z轴不能移动，点击MDI键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面，按CRT顯示器软键对应的“形状”，在2号刀Z轴中输入Z0，点击控制面板上的“刀具测量”，再点击软键对应的“测量”，2号刀具Z轴对刀完成，即2号刀具Z轴工件坐标系建立，此时Z轴可随意移动。②2号外切槽刀X轴对刀操作与1号35°外圆车刀X轴的对刀操作方式一致。③当2号刀具工件坐标系建立成功后，将工作台移至安全位置，将3号外螺纹刀转到切削加工位置。
2.2.3 3号外螺纹刀对刀。3号外螺纹车刀X轴和Z轴对刀方式与2号外切槽刀的对刀方式一致，对于Z轴对刀方式同样采用“碰刀法”的方式进行，这样就保证了3把刀具Z轴工件坐标系建立的一致性，对于X轴的对刀方式依然采用试切外圆的方式进行，然后分别需要在刀补中输入相应的数值。
以上三把刀对刀中切记：点击MID键盘上的offset setting键，进入刀具补偿界面后，一定要按CRT显示器“形状”对应的软键，如果不点击“形状”对应的软键，将会在“摩耗”中输入对刀数值，造成工件坐标系创建的不正确性。
3 结束语
在数控教学过程中，数控仿真软件的操作可提高学生对数控机床及数控加工的认识，激发学生的学习兴趣，加强学生对理论知识的理解与掌握，为数控机床的实际操作打下基础。但数控仿真系统也有其局限性，在以后的实际加工中要注意加工参数的正确性。
参考文献：
[1]周小超，数控仿真系统在数控车床试切对刀教学中的应用[J].林业机械与木工设备，2012(11)，40(11):50-51.
[2]韩志引.FANUC Oi-mate 数控车床多把刀具对刀方法与编程技巧[J].潍坊教育学院学报，2010(9)，23(5):95-97.
[3]江本赤，宁宁.数控加工仿真系统车床试切法对刀策略[J].模具技术2010(5):43-45.
作者简介：韩志引(1985-)，女，山东青州人，本科，讲师，研究方向：液压与气压传动技术、数控编程与操作及工程机械液压、液力系统的故障诊断与维修。