主要内容 基于FANUC 0i数控加工仿真系统的基本操作方法 基于FANUC 0i数控车床的仿真加工操作 基于FANUC 0i数控铣床的仿真加工操作
FANUC 0i数控加工仿真实验
1 宇龙数控加工仿真系统基本操作方法
1.1 界面及菜单介绍
1.1.1 进入数控加工仿真系统
进入宇龙数控加工仿真系统3.7版要分2步启动，首先启动加密锁管理程序，然后启动数控加工仿真系统，过程如下：
鼠标左键点击“开始”按钮，找到“程序”文件夹中弹出的“数控加工仿真系统”应用程序文件夹，在接着弹出的下级子目录中，点击“加密锁管理程序”，如图1.1（a）所示。
图1.1 启动宇龙数控加工仿真系统3.7版
(a) 启动加密锁管理程序 (b) 启动数控加工仿真系统 (c) 数控加工仿真系统登录界面
加密锁程序启动后，屏幕右下方工具栏中出现的图表，此时重复上面的步骤，在二级子目录中点击数控加工仿真系统，如图1.1（b）所示，系统弹出“用户登录”界面，如图1.1（c）所示。
点击“快速登录”按钮或输入用户名和密码，再点击“登录”按钮，即可进入数控加工仿真系统。
1.1.2 机床台面菜单操作
用户登录后的界面，如图1.2所示。图示为FANUC 0i车床系统仿真界面，由四大部分构成，分别为：系统菜单或图标、LCD/MDI面板、机床操作面板、仿真加工工作区。
1 选择机床类型
LCD/MDI面板 仿真加工工作区 系统菜单或图标 机床操作面板
图1.2 宇龙数控加工仿真系统3.7版FANUC 0i车床仿真加工系统界面
打开菜单“机床/选择机床…”，或单击机床图标菜单，如图1.3（a）鼠标箭头所示，单击弹出“选择机床”对话框，界面如图1.3（b）所示。选择数控系统FANUC0i和相应的机床，这里假设选择铣床，通常选择标准类型，按确定按钮，系统即可切换到铣床仿真加工界面，如图1.4所示。
(a) 选择机床菜单 (b) 选择机床及数控系统界面
图1.3 选择机床及系统操作
图1.4 宇龙数控加工仿真系统3.7版FANUC 0i铣床仿真加工系统界面
2 工件的使用
（1）定义毛坯
打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择“ ”，如图1.5（a）箭头所示，系统弹出定义毛坯的对话框，有长方形和圆形两种毛坯可供选择，如图1.5（b）、（c）所示。
(a) 定义毛坯菜单 (b) 长方形毛坯定义 (c) 圆形毛坯定义
图1.5 毛坯定义操作
在定义毛坯对话框中，各字段的含义如下：
名字：在毛坯名字输入框内输入毛坯名，也可使用缺省值；
形状：在毛坯形状框内点击下拉列表，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，车床仅提供圆柱形毛坯；
材料：在毛坯材料框内点击下拉列表，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
毛坯尺寸：点击尺寸输入框，即可改变毛坯尺寸，单位：毫米。
完成以上操作后，按“确定”按钮，保存定义的毛坯并且退出本操作，也可按“取消”按钮，退出本操作。
(a) 零件模型 (b) 导出零件模型菜单 (c) 导入零件模型菜单
图1.6 零件模型导出导入
（2）导出零件模型
对于经过部分加工的工件，打开菜单“文件/导出零件模型”，系统弹出“另存为”对话框，在对话
框中输入文件名，按保存按钮，就可将这个未完成加工的零件保存为零件模型，可在以后放置零件时通过导入零件模型而调用。如图1.6（a）、（b）所示。
（3）导入零件模型
机床在加工零件时，除了可以使用原始的毛坯，还可以对经过部分加工的毛坯进行再加工。经过部分加工的毛坯称为零件模型，可以通过导入零件模型的功能调用零件模型。
打开菜单“文件/导入零件模型”，若已通过导出零件模型功能保存过成型毛坯，则系统将弹出“打开”对话框，在此对话框中选择并且打开所需的后缀名为“PRT”的零件文件，则选中的零件模型被放置在工作台面上，如图1.6（c）所示。此类文件为已通过“文件/导出零件模型”所保存的成型毛坯。
（4） 使用夹具
在仿真铣床系统界面中，打开菜单“零件/安装夹具”命令或者在工具条上选择图标 ，打开选择夹具操作对话框。如图1.7所示。
在“选择零件”列表框中选择已定义毛坯。在“选择夹具”列表框中间选夹具，长方体零件可以使用工艺板或者平口钳，圆柱形零件可以选择工艺板或者卡盘。如图1.7（a）、（b）所示。
(a) 工艺板装夹 (b) 平口钳装夹
图1.7 安装夹具
需要指出的是，“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，对平口钳无效。另外，“移动” 成组控件内的按钮供调整毛坯在夹具上的位置使用。
在本系统中，铣床和加工中心也可以不使用夹具，车床没有这一步操作。 （5）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、安装零件对话框。如图1.8所示。
图 1.8 “选择零件”对话框
在列表中点击所需的零件，选中的零件信息加亮显示，按下“安装零件”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，如图1.9所示（a）。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1.9（b）所示。
(a) 选择零件模型对话框 (b) 安装零件模型
图 1.9 选择零件模型
（6）调整零件位置
零件放置安装后，可以在工作台面上移动。毛坯在放置到工作台（三爪卡盘）后，系统将自动弹出一个小键盘（铣床、加工中心如图1.10（a），车床如图1.10（b）），通过按动小键盘上的方向按钮，实现零件的平移和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，如图1.10（c）所示。
(a) 铣床零件移动对话框 (b) 车床移动零件对话框 (c) 移动零件菜单
图 1.10 移动零件
（7） 使用压板
铣床、加工中心安装零件时，如果使用工艺板或者不使用夹具时，可以使用压板。 1）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。如图1.11所示。
a) 安装压板 (b) 移动压板
图 1.11 移动零件
对话框中列出各种安装方案，拉动滚动条，可以浏览全部可能方案，选择所需要的安装方案。在“压板尺寸”中可更改压板长、高、宽。范围：长30-100；高10-20；宽10-50。按下“确定”以后，压板将出现在台面上。
2）移动压板 打开菜单“零件/移动压板”，系统弹出小键盘。操作者可以根据需要平移压板，（但是不能旋转压板）。首先用鼠标选中需移动的压板，被选中的压板颜色变成灰色，如图1.11（b）所示，然后按动小键盘中的方向按钮操纵压板移动。
3）拆除压板 打开菜单“零件/拆除压板”，可拆除压板。
3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。 （1）车床选刀
系统中数控车床允许同时安装8把刀具。对话框图2-15
图1.12 车刀选择对话框
1） 选择车刀
① 在对话框左侧排列的编号1~8中，选择所需的刀位号。刀位号即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 指定加工方式，可选择外圆加工或内圆加工；
③ 在刀片列表框中选择了所需的刀片后，系统自动给出相匹配的刀柄供选择；
④ 选择刀柄，当刀片和刀柄都选择完毕，刀具被确定，并且输入到所选的刀位中。旁边的图片显示其适用的方式
2） 刀尖半径 显示刀尖半径，允许操作者修改刀尖半径，刀尖半径可以是0。单位：mm。 3）刀具长度 显示刀具长度，允许修改刀具长度。刀具长度是指从刀尖开始到刀架的距离。 4）输入钻头直径 当在刀片中选择钻头时，“钻头直径”一栏变亮，允许输入直径。 5）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。 6）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“确认退出”键完成选刀。或者按“取消退出”键退出选刀操作。
（2） 数控铣床和加工中心选刀
1）按条件列出工具清单 筛选的条件是直径和类型，具体操作方法如下：
①在“所需刀具直径”输入框内输入直径，如果不把直径作为筛选条件，请输入数字“0”。
②在“所需刀具类型”选择列表中选择刀具类型。可供选择的刀具类型有平底刀，平底带R刀，球头刀，钻头，镗刀等。
③按下“确定”，符合条件的刀具在“可选刀具”列表中显示。 2）指定序号
在对话框的下半部中指定序号，如图1.13所示。这个序号就是刀库中的刀位号。铣床只有一个刀位。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。
图1.13 铣床和加工中心指定刀位号
3）选择需要的刀具 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。
4）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。
5）删除当前刀具 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。 6）确认选刀 选择完刀具，按“确认”键完成选刀。或者按“取消”键退出选刀操作。
铣床的刀具装在主轴上。立式加工中心的刀具全部在刀库中，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。
4 视图变换的选择
在工具栏中图标 的含义是视图变换操作，他们分别对应着主菜单“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”、“左侧视图”、“右侧视图”、“俯视图”、“前视图”等命令，对机床工作区进行视图变化操作。
视图命令也可通过将鼠标置于机床显示工作区域内，点击鼠标右键，在弹出的浮动菜单里来进行相应的选择。操作时将鼠标移至机床显示区，拖动鼠标，即可进行相应操作。
5 控制面板切换
在“视图”菜单或浮动菜单中选择“控制面板切换”，或在工具条中点击“ ”，即完成控制面板切换。
选择“控制面板切换”时，面板状态如图1.2和1.4所示，这里系统根据机床选择，显示了FANUC0i完整数控加工仿真界面，可完成机床回零、JOG手动控制、MDI操作、编程操作、参数输入和仿真加工等
各种基本操作。
在未选择“控制面板切换”时，面板状态如图1.14所示，屏幕显示为机床仿真加工工作区，通过菜单或图标可完成零件安装、选择刀具、视图切换等操作。
(a) 车床 (b) 铣床
图1.14 控制面板切换
6 “选项”对话框
在“视图”菜单或浮动菜单中选择“选项” 或在工具条中选择“ ”，在对话框中进行设置。如图1.15所示，包括6个选项。
1）仿真加速倍率 设置的速度值是用以调节仿真速度，有效数值范围从1到100； 2）开/关 设置仿真加工时的视听效果；
3）机床显示方式 用于设置机床的显示，其中透明显示方式可方便观察内部加工状态； 4）机床显示状态 用于仅显示加工零件或显示机床全部的设置； 5）零件显示方式 用于对零件显示方式的设置，有3种方式； 6）如果选中“对话框显示出错信息”，出错信息提示将出现在对话框中；否则，出错信息将出现在屏幕的右下角。
图1.15 “选项”对话框
1.2 FANUC 0i数控系统仿真面板操作
宇龙数控加工仿真系统的数控机床操作面板由LCD/MDI面板和机床操作面板两部分组成，如图1.16所示。这里，我们选择FANUC 0i机床系统来说明本数控加工仿真系统的操作，以后没有指明什么系统，都是指FANUC 0i机床系统，不再说明。
LCD/MDI面板为模拟7.2＇LCD显示器和一个MDI键盘构成（上半部分），用于显示和编辑机床控制器内部的各类参数和数控程序；机床操作面板（下半部分）则由若干操作按钮组成，用于直接对仿真机床系统进行激活、回零、控制操作和状态设定等。
1.16 FANUC 0i标准铣床系统面板
1.2.1 机床准备
机床准备是指进入数控加工仿真系统后，针对机床操作面板，释放急停、启动机床驱动和各轴回零的过程。进入本仿真加工系统后，就如同面对实际机床，准备开机的状态。
1 激活机床
检查急停按钮是否松开至 状态，若未松开，点击急停按钮 ，将其松开。按下操作面板上的“启动”按钮，加载驱动，当“机床电机”和“伺服控制”指示灯亮，表示机床已被激活。
2 机床回参考点
在回零指示状态下（回零模式），选择操作面板上的X轴，点击“+”按钮，此时X轴将回零，当回到机床参考点时，相应操作面板上“X原点灯”的指示灯亮，同时LCD上的X坐标变为“0.000”，如图1.17（a）所示。
依次用鼠标右键点击Y，Z轴，再分别点击“+”按钮，可以将Y和Z轴也回零，回零结束时LCD显示的坐标值（XYZ：0.000,0.000,0.000）和操作面板上的指示灯亮为回零状态，机床运动部件（铣床主
轴、车床刀架）为返回到机床参考点，故称为回零，如图1.17（a）所示。
车床只有X，Z轴，LCD对两轴的显示为（XZ：390,300），其回零状态如图1.17（b）所示。
(a) 铣床回零 (b) 车床回零
图1.17 仿真铣床、车床回零状态
1.2.2 对刀
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加工坐标系与机床坐标系之间关系的过程。下面我们具体说明铣床（立式加工中心）对刀和车床对刀的基本方法。
需要指出，以下对刀过程说明时，对于铣床及加工中心，将工件上表面左下角（或工件上表面中心）设为工件坐标系原点，对于车床工件坐标系设在工件右端面中心。
1 铣床及卧式加工中心对刀
（1）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芯棒和寻边器两种。 点击菜单“机床/基准工具…”，在弹出的基准工具对话框中，左边的是刚性芯棒基准工具，右边的是寻边器。如图1.18所示。
图1.18 铣床对刀基准工具
1）刚性芯棒对刀
刚性芯棒采用检查塞尺松紧的方式对刀，同时，我们将基准工具放置在零件的左侧（正面视图）对刀方式，参看图1.19，具体过程如下。
① X轴方向对刀
点击机床操作面板中手动操作按钮，将机床切换到JOG状态，进入“手动”方式； 首先，我们选择工件毛坯尺寸120×120×30mm为例，平口钳装夹，然后打开菜单“机床/基准工具”，选择刚性芯棒，按“确定”按钮，为主轴装上基准芯棒，点击MDI键盘上的，使LCD界面上显示坐标值。
然后，利用操作面板上的选择轴按钮，单击选择X轴，再通过轴移动键，采用点动方式移动机床，将装有基准工具的机床主轴在X方向上移动到工件左侧，借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，调整工作区大小到图1.19所示的大致位置。
图1.19 刚性芯棒X向对刀
接着，取正向视图，点击菜单“塞尺检查/1mm”，安装塞尺如图1.20所示。
图1.20 刚性芯棒塞尺对刀
点击机床操作面板上手动脉冲键，切换到手轮方式，点击操作面板右下角的“H”拉出手轮，选中X轴，调整手轮倍率。按鼠标右键为主轴向X轴“－”方向运动，按鼠标左键为主轴向X轴“+”方向运动，如此移动芯棒，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”，如图1.21。
记下塞尺检查结果为“合适”时LCD界面中显示的X坐标值（本例中为“-568.000”），此为基准工具中心的X坐标，记为X1；将基准工件直径记为X2（可在选择基准工具时读出），将塞尺厚度记为X3，将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为X4，则：
工件上表面左下角的X向坐标为：基准工具中心的X坐标+基准工具半径+塞尺厚度，即：
X=X1+X2/2+X3；
图1.21 X方向对刀合适
本例中： X=－568+7+1=－560mm； （左下角）
如果以工件上表面中心为工件坐标系原点，其X向坐标则为：基准工具中心的X的坐标+基准工具半径+塞尺厚度+零件长度的一半。即：
X=X1+X2/2+X3+X4/2；
本例中： X=－568+7+1+60=－500mm； （中心原点） ② Y轴方向对刀
在不改变Z向坐标的情况下，我们将刚性芯棒在JOG手动方式下移动到零件的前侧，同理可得到工件上表面左下角的Y坐标：
Y=Y1+Y2/2+Y3；
本例中： Y=－483+7+1=－475mm； （左下角） 或工件上表面中心的Y坐标为：
Y=Y1+Y2/2+Y3+Y4/2；
本例中： Y=－483+7+1+60=－415mm； （中心原点）
需要指出的是，如果我们将基准工具放置在零件的右侧以及后侧对刀时，则以上公式中的“+”同时必须改为“－”，如此才能得到同样正确的结果。
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；点击操作面板手动操作按钮，机床切换到JOG手动方式，选择Z轴，将主轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具，装上铣削刀具，准备Z向对刀。
2）寻边器对刀
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左右旋转。
通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，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时，如果继续微量（1µm就足够）进给，那么在原进给的垂直方向上，测量端瞬间会有明显的偏出，出现明显的偏心状态，表示对刀完成，这就是偏心寻边器对刀的原理。而那个固定端和测量端重合的位置（主轴中心位置）就是它距离工件基准面的距离，等于测量端的半径。
① X 轴方向对刀
与刚性芯棒对刀时一样，我们仍然选用120×120×30mm的工件毛坯尺寸，装夹方法也一样，就是在主轴上装的基准工具换成偏心寻边器而已。 具体操作方法也类似，先让装有寻边器的主轴靠近工件左侧，区别是在碰到工件前使主轴转动起来，正反转均可，寻边器未与工件接触时，其测量端大幅度晃动。
接触后晃动缩小，然后手轮方式移动机床主轴，使寻边器的固定端和测量端逐渐接近并重合，如图1.22所示，若此时再进行X方向的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1.23所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合。
图1.22 寻边器X方向对刀
图1.23 X方向继续微量进给突然Y向大幅度偏移
记下寻边器与工件恰好吻合时LCD界面中的X坐标值（本例中为“-565.000”），见图1.22，此为基准工具中心的X坐标，记为X1；将基准工件直径记为X2（可在选择基准工具时读出），将定义毛坯数据时设定的零件长度记为X3，则：
工件上表面左下角的X向坐标为：基准工具中心的X坐标+基准工具半径，即：
X=X1+X2/2； 本例中： X=－565+5=－560mm； （左下角）
如果以工件上表面中心为工件坐标系原点，其X向坐标则为：基准工具中心的X的坐标+基准工具半径+零件长度的一半。即：
本例中： （中心原点） ② Y轴方向对刀
在不改变Z向坐标和主轴旋转的情况下，我们将主轴在JOG手动方式下移动到零件的前侧，并使寻边器的固定端和测量端重合、偏心，如图1.24、1.25所示。
X=X1+X2/2+X3 /2；
X=－565+5+60=－500mm；
图1.24 寻边器Y方向对刀
图1.25 寻边器Y方向对刀偏心
同理可得到工件上表面左下角的Y坐标：
Y=Y1+Y2/2；
本例中： Y=－480+5=－475mm； （左下角） 或工件上表面中心的Y坐标为：
Y=Y1+Y2/2+Y3 /2；
本例中： Y=－480+5+60=－415mm； （中心原点）
显然，用寻边器对刀，获得的X/Y工件原点坐标值与刚性芯棒对刀的结果是完全一样的。
另外，在计算坐标值时，我们还是要注意，如果我们将基准工具放置在零件的右侧以及后侧对刀时，则以上公式中的“+”仍然同时必须改为“－”，如此才能不出问题。
同样，完成X，Y方向对刀后，点击操作面板手动操作按钮，机床切换到JOG手动方式，选择Z轴，将主轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具，装上铣削刀具，准备Z向对刀。
（2）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。在操作面板中点击手动键，将机床切换到JOG手动方式；为主轴装上实际加工刀具，点击MDI键盘上的，使LCD界面上显示坐标值。
同样，在操作面板上的选择轴按钮，单击选择Z轴，再通过轴移动键，采用点动方式移动机床，将装有刀具的机床主轴在Z方向上移动到工件上表面的大致位置。
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1.26所示。则相应刀具在工件上表面中心的Z坐标值为：Z1－塞尺厚度。 本例中，选择ø8mm的平底铣刀，在仿真系统中的编号为DZ2000-8，由图1.26可知，塞尺检查合适时的Z坐标值为－347.000，所以，刀具在工件上平面的坐标值为－348.000（此数据与工件的装夹位置有关）。
图1.26 铣床的Z向塞尺对刀
当工件的上表面不能作为基准或切削余量不一致时，可以采用试切法对刀。
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。在操作面板中点击手动键，为主轴装上实际加工刀具，将机床切换到JOG手动方式；点击MDI键盘上的，使LCD界面上显示坐标值。
同样，在操作面板上的选择轴按钮，单击选择Z轴，再通过轴移动键，采用点动方式移动机床，将装有刀具的机床主轴在Z方向上移动到工件上表面的大致位置。
打开菜单“视图/选项…”中“声音开”和“铁屑开”选项。点击操作面板上的主轴正转键，使主轴转动；点击操作面板上的“－”按钮，切削零件，当切削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，即为工件表面某点处Z的坐标值，将来直接作为工件坐标系原点Z方向的零值点。
（3）设置工件加工坐标系
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。要将此点作为工件坐标系原点，还需要一步工作，即采用坐标偏移指令G92或G54~G59来认可。
1）G92设定时
必须将刀具移动到与工件坐标系原点有确定位置关系（假设在XYZ轴上的距离分别为α、β、γ）
的点，那么，该点的在机床坐标系中坐标值是（X+α、Y+β、Z+γ），然后通过程序执行G92 XαYβZγ，而得到CNC的认可。
2）G54设定时
只要将对刀数据（XYZ）送入相应的参数中即可。这里以对刀获得的数据来说明设置的过程。我们以工件上表面左下角作为工件坐标系原点，并设入G54工件坐标系。
在上例中，以工件上表面左下角为工件原点的对刀数据分别为（-560.000，-475.000，-348.000），假设我们设置到到默认的G54偏移中，设置的过程如下：
点击，系统转到MDI状态，点击进入参数设置画面，如图1.27，点击“坐标系”软键，进入图1.28画面，按MDI面板上的光标键，使光标停在图1.28亮条处，键入：-560.000，点击MDI面板的键，同理，输入YZ的坐标-475.000和-348.000，设置完毕后，系统就已经转换到默认的G54工件坐标系显示了，如图1.29、1.30所示。
图1.27 参数设置画面 图1.28 工件坐标系设置画面
图1.29 G54工件坐标系设定 图1.30 当前刀具在G54坐标系下的坐标值
2 车床对刀
在本数控加工仿真系统中，车床的机床坐标系原点可设置在卡盘底面中心，也可和铣床一样与机床回零参考点重合，通常设置在卡盘底面中心，如图1.31（a）所示。
打开菜单“系统管理/系统设置”打开系统设置画面，见图1.31（b），选择“FANUC属性”选项，即可进行机床坐标系原点设置，并选择卡盘底面中心为机床坐标系原点。
（1）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（通常是右端面）中心点的坐标值的过程。它是车床建立加工坐标系常用方法。进入数控车床加工仿真系统后，首先激活
系统，然后进行回零操作，完了以后就可进入对刀。
点击机床操作面板中手动操作按钮，将机床切换到JOG状态，进入“手动”方式，点击MDI键盘的按钮，LCD显示刀架在机床坐标系中的坐标值，利用操作面板上的和按钮，将机床移动到如图1.31（a）所示大致位置，准备对刀。
①试切工件外圆
机床原点
(a) (b)
图1.31 机床坐标系原点设置
首先，点击中的翻转按钮，使主轴转动，点击移动按钮，用所选刀具试切工件外圆，如图1.32（a）所示。
键，选中Z轴，点击
的负向
然后，点击的正向移动按钮，Z向退刀，将刀具退至如图1.32（b）所示位置。记下LCD界面上显示的X绝对坐标，记为X1。
图 1.32 试切对刀
(a) 试切外圆 (b) Z向退刀 (c) 试切端面
点击中主轴停按钮，使主轴停止转动，点击菜单“测量/坐标测量”如图图1.33所示，点击试切外圆时所切线段，选中的线段由红色变为橙色，相应线段尺寸以蓝色亮起，记下测量对话框中对应
线段的X值（试切外圆的直径），记为X2。
此时，工件中心轴线X的坐标值即为X1-X2，记为X；这个过程也可通过系统的“测量”功能获得，然后直接生成为刀具偏移值或G54的工件坐标系原点X坐标值。 ②试切工件右端面
同理，刀具移动在切右端面的位置，试切端面，如图1.32（c），切完后，Z向不动，沿X退刀，同
图1.33 车床工件测量
时记下此时的Z坐标值，记为Z。
那么，这个（X，Z）即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。 （2）设置工件加工坐标系
通过对刀得到的坐标值（X、Z）即为工件端面中心点在机床坐标系中的坐标值。要将此点作为工件坐标系原点，还需要一步工作，即采用坐标偏移指令G50或G54~G59来确认。我们假定毛坯尺寸定义为ø40×150mm。试切后的尺寸如下：
试切外圆：测量的直径为37.667mm，此时机床坐标的X坐标为206.967，则工件端面中心点的X值=206.967-37.667=169.30mm；
试切工件右端面：刀具在机床坐标系的Z坐标为149.25，即工件端面中心点的Z坐标为149.25。 1）G50设定时
必须将刀具移动到与工件坐标系原点有确定位置关系（假设在X、Z轴上的距离分别为α、γ）的点，那么，该点的在机床坐标系中坐标值是（X+α、Z+γ），然后通过程序执行G50 Xα Zγ，而得到CNC的认可。例如定义工件编程坐标系指令为：
G50 X100. Z50.; 则刀具的起始点为：X=169.30+100=269.30，Z=149.25+50=199.25，执行操作时将刀具移动到（269.30，199.25），然后执行G50指令即可。
2）G54设定时
设定时与铣床操作类似，只要将工件端面中心点坐标（169.30,149.25）输入G54偏移中即可。这个过程，也可通过系统的“测量”功能获得，自动生成G54的工件坐标系原点X、Z的坐标值，如此即完成了G54工件坐标系的设置。
1.2.3 参数设置操作
1 G54~G59坐标系偏移的参数设置
激活机床后，在操作面板中点击键，系统转到位置显示POS状态，点击进入参数设置画面，如前述图1.27所示，点击“坐标系”软键，进入坐标系设定画面，如图1.28所示，点击MDI面板上的或键，光标在No1～No3（G54~G56）坐标系画面和No4～No6（G57~G59）坐标系画面中翻转，用标键选择所需设置的坐标系，如图1.34（a）、（b）所示。
光
图1.34 G54~G59坐标系偏移的参数设置
（a）No1～No3（G54~G56）坐标系设置画面 （b）No1～No3（G57~G59）坐标系设置画面
按数字键键入地址字（X、Y、Z）和数值到输入域。设通过对刀得到的工件坐标系原点在机床坐标系的坐标值为（-100，-200，-300），则键入“X-100.00” 按键，即可把输入域中的“X-100.00”输入到光标所在位置；同理，分别输入“Y-200.00” 按键，“Z-300.00” 按键，即完成工件坐标原点的设定。
假设输入G54坐标系，则在LCD上马上反应出来，如图1.35（c），因为G54是上电默认的工件坐标系，即使在程序中不加选择仍然得到确认；而如果输入G55~G59等，则不立即反应，要通过MDI操作切换或程序执行切换到相应的工件坐标系才会再POS中反应出来。如图1.35（d）。
注：X坐标值为-100，须输入“X-100.00”；若输入“X-100”，则系统默认为-0.100
（a）机床位置 （b）G54坐标系设置 （c）G54设置的POS显示 （d）G55坐标系设置
图1.35 G54~G59坐标系偏移的参数设置
2 设置铣床及加工中心刀具补偿参数
在FANUC 0i系统中，铣床及加工中心的刀具补偿包括刀具的半径和长度补偿，并且分别包括刀具的形状补偿参数和磨耗补偿参数，设定后可在数控加工程序中通过D字和H字调用。
（1）输入半径形状补偿参数 激活机床后，在操作面板中点击键，系统转到位置显示POS状态，点击进入“刀具补正”补偿参数设置画面，如前述图1.36（a）所示，点击MDI面板上的或键，和光标键，选择补偿
参数编号，点击MDI键盘，将所需的刀具半径键入到输入域内。按入到所指定的位置。按依次逐字删除输入域中的内容。
（2）输入长度形状补偿参数
键，把输入域中的半径补偿值输
在进入“刀具补正”补偿参数设置画面后，点击MDI面板上的或键，和光标键，选择补偿参数编号，点击MDI键盘，将所需的刀具半径键入到输入域内。按 键，把输入域中的长度补偿值输入到所指定的刀具编号位置。按依次逐字删除输入域中的内容。
（a）刀具半径参数设置画面 （b）刀具长度参数设置画面
图1.36 铣床刀具补偿参数设定画面
在实际运用时，在铣床或加工中心刀具中，往往采用多把刀具，对于长度补偿，可利用FANUC系统提供的“测量”功能来输入刀具的长度补偿。
操作时，以对刀的第一把刀具作为基准刀具，其他刀具只要测量与基准刀具的长度偏差，输入长度补偿表即可正确调用。举例如下：
【例】加工某工件时，需要用到内、外轮廓的铣削刀具T01和钻孔刀具T02，长度不一样。 具体方法：假设，已经完成了基准刀具（T01, ø8mm平底刀，刀具代号“DZ200-8”）X、Y方向的对刀（1mm塞尺对刀），现在进行Z向对刀。对基准刀具，合适后设定G54工件坐标系，Z向值的显示如图1.37（b）所示。
（a）基准刀Z向G54设定实例 （b）基准刀Z向G54坐标系POS显示
图1.37 刀具长度补偿参数设定实例
显然，基准刀具底面中心Z向坐标为1mm，主轴如换上钻头（T02，ø 12钻头，刀具代号“钻头-φ12”），就肯定不是1mm了。
由于钻头的长度与基准刀具不同，程序中钻头的长度必须要进行补偿，或者对刀后重新设定另外一个坐标系，而采用直接补偿的方法是方便的。
具体步骤如下：
先作T02钻头Z向对刀，合适后，切入如图1.38（a）所示画面，将光标停在工具补正002上，然后在输入域键入“>Z1”，按【测量】软键，此时，H002的补偿值自动被输入。
如此便完成了T02钻头的Z向对刀和长度补偿参数的设置，其X、Y向中心位置不变，同T01，故不需再对刀。切回POS画面如图1.38（b）所示。
（3）输入半径和长度的磨耗补偿参数
刀具使用一段时间后在长度和直径上会产生磨耗，加工会使产品尺寸产生误差，因此需要对刀具设
（a）钻头长度补偿参数设定 （b）钻头长度补偿后POS显示
图1.38 刀具长度补偿参数设定实例
定磨耗量补偿。参数输入方式同上，操作画面如图1.36所示。
3 车床刀具补偿参数
在FANUC 0i系统中，车床的刀具补偿在X、Z两个轴上都包括刀具的磨耗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，设定后可在数控车床程序中通过T字调用。
（1）输入磨耗补偿参数 激活机床后，在操作面板中点击键，系统转到位置显示POS状态，点击进入“刀具补正/磨耗”补偿参数设置画面，如图1.39（a）所示，点击LCD下方[磨耗]对应软键，进入图1.39（b）所示磨耗设置画面，点击MDI面板上的或键，和光标键，选择补偿参数编号，点击MDI键盘，将所需的刀具磨耗值键入到输入域内。按键，即可把补偿值输入到所指定的位置。
（2）输入形状补偿参数
同上，进入图1.39（a）所示画面后，点击LCD下方[形状]对应软键，进入图1.39（c）所示形状设置画面，点击MDI面板上的或键，和光标
需的刀具X、Z向德形状补偿值键入到输入域内。按次逐字删除输入域中的内容。
键，选择补偿参数编号，点击MDI键盘，将所键，即可把补偿值输入到所指定的位置。按依
（a）车床刀具补正/磨耗画面 （b）车床刀具磨耗参数设置画面 （c）车床刀具形状参数设置画面
图1.39 车床刀具补偿参数设定画面
注：输入车刀磨耗量补偿参数和形状补偿参数时，须保证两者对应值和为车刀相对于标基刀具的偏置量。在设置车床刀具补偿参数时可通过点击键切换刀具磨耗补偿和刀具形状补偿的界面。
在图1.39（b）、（c）所示画面中，我们还可用刀具测量的方法来获得刀具的补偿值，操作时只要点击画面[(操作)]对应软键，即进入补偿值测量方式，这特别适用于多把刀具加工的情况。
在图1.39（a）所示画面中，我们还可以输入刀尖半径补偿值（R）和刀位点（T）数据。 1.2.4 数控程序处理
1 导入数控程序
数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC0i系统的MDI键盘输入。
1）打开机床面板，点击键，进入编辑状态； 2）点击MDI键盘上键，进入程序编辑状态； 3）打开菜单“机床/DNC传送…”，在打开文件对话框中选取文件。如图1.40（a）所示，在文件名列表框中选中所需的文件，按“打开”确认；
4）按LCD画面软键“[(操作)]”，再点击画面软键，再按画面“[READ]”对应软键； 5）在MDI键盘在输入域键入文件名，Oxx，（O后面是不超过9999的任意正整数），如“O0001”； 6）点击画面“[EXEC]”对应软键，即可输入预先编辑好的数控程序，并在LCD显示，如图1.40（b）。 注：程序中调用子程序时，主程序和子程序需分开导入。
(a) 打开程---DNC传送 (b) 导入的数控程序
图1.40 程序导入
2 数控程序管理
（1）显示和数控程序目录
1）打开机床面板，点击键，进入编辑状态； 2）点击MDI键盘上键，进入程序编辑状态；
3）再按软键[LIB]，经过DNC传送的全部数控程序名显示在LCD界面上。 （2）选择一个数控程序
1）点击机床面板EDIT档或MEM档； 2）在MDI面板输入域键入文件名Oxx；
3）点击MDI键盘光标键，即可从程序[LIB]中打开一个新的数控程序； 4）打开后，“Oxxxx”将显示在屏幕中央上方，右上角显示第1程序号位置，如果是状态，NC程
序将显示在屏幕上。
（3）删除一个数控程序
1）打开机床面板，点击键，进入编辑状态； 2）在MDI键盘上按键，进入程序编辑画面；
3）将显示光标停在当前文件名上，按，该程序即被删除； 4）或者在MDI键盘上按键，键入字母“O”，再按数字键，键入要删除的程序号码：xxxx； 5）按键，选中程序即被删除。 （4）新建一个NC程序
1）打开机床面板，点击键，进入编辑状态； 2）点击MDI键盘上键，进入程序编辑状态； 3）在MDI键盘上按重复；
键，键入字母“O”，再按要创建的程序名数字键，但不可以与已有程序号的
4）按键，新的程序文件名被创建，此时在输入域中，可开始程序输入；
5）在FANUC0i系统中，每输入一个程序段（包括结束符），按一次键，输入域中的内容将显示在LCD界面上，也可一个代码一个代码输入。
注：MDI键盘上的字母、数字键，配合“Shift”键，可输入右下角第二功能字符。另外，MDI键盘的
插入键，被插入字符将输入在光标字符后。 （5）删除全部数控程序
1）打开机床面板，点击键，进入编辑状态； 2）在MDI键盘上按键，进入程序编辑画面； 3）按
键，键入字母“O”；按键，键入“—”；按
键，键入“9999”；按
键即可删除。
3 数控程序编辑 （1）程序修改
1）选择一个程序打开，点击
、
键，进入程序编辑状态，如图1.41所示；
图1.41 程序编辑 图1.42 程序保存画面
2）移动光标： 按MDI面板的
3）插入字符
键、或键翻页，按
键，移动光标，如图1.41所示；
插入键，
先将光标移到所需位置，点击MDI键盘上的数字/字母键，将代码输入到输入域中，按把输入域的内容插入到光标所在代码后面；
4）删除输入域中的数据
按键用于删除输入域中的数据，如图1.41输入域中，若按5）删除字符
先将光标移到所需删除字符的位置，按
键，则变为“X26”；
键，删除光标所在的代码；
6）查找
输入需要搜索的字母或代码；按光标键，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。例如：“N0010”，“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；
7）替换 先将光标移到所需替换字符的位置，将替换成的字符通过MDI键盘输入到输入域中，按键，把输入域的内容替代光标所在的代码，如图1.41所示，按一下键，则将N130中的X26替换为X26.；
（2）保存程序
编辑修改好的程序需要进行保存操作。在程序编辑状态下，点击[(操作)]软键，切换到图1.41所示状态，点击软键，进入打开、保存画面，如图1.42所示。
点击[PUNCH]，弹出“另存为”对话框，如图1.43所示，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”按钮执行或按“取消”按钮取消保存操作。
图1.43 程序保存对话框
1.2.5 手动加工零件
1 手动/连续加工方式
手动加工时，准备好刀具和工件，点击控制面板按钮，机床切换到JOG手动方式；点击轴选择按钮，选择要切削的坐标轴，点击按钮，控制主轴的转动（或停止）；点击坐标移动按钮
，实现快速的空运动，和正常、准确的切削移动运动，从而实现手动加工。
注：刀具切削零件时，主轴必须转动。若手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），仿真数控系统弹出警告对话框，同时主轴自动停止转动，此时，调整机床运动部件，到适当位置，关闭报警框，重新起动主轴，即可继续加工。
2 手动/手轮（手脉）加工方式
在手动/连续加工过程中，或在对刀过程中，当需精确调节主轴位置时，需用手动/手轮方式进行微调切削加工（或调节）。 点击机床操作面板上手动脉冲键，切换到手轮方式，点击操作面板右下角的拉出手轮，如图1.44所示。选中要移动的坐标轴（铣床XYZ，车床XZ），调整手轮倍率。按鼠标右键为运动部件向“－”方向运动，刀具接近工件；按鼠标左键为运动部件向“+”方向运动，刀具离开工件。
图1.44 手动脉冲（手轮）发生器
使用手轮时，鼠标每按一下，在倍率旋钮上，×1为0.001毫米，×10为0.01毫米，×100为0.1毫米；点住手轮为快速进给。 1.2.6 自动加工方式
1 自动/连续方式
（1）自动加工操作流程：
1）检查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零； 2）导入数控加工程序或新建NC程序； 3）检查控制面板上MEM动加工模式。
是否按下，若未，则用鼠标左键点击
，数控程序开始运行。
，将其置于自动加工档，进入自
4）按中的循环运行按钮（2）中断运行
数控程序在运行过程中可根据需要暂停，停止，急停和重新运行。数控程序在运行时，点击中的进给保持按钮，程序暂停运行，再次点击，程序从暂停行开始继续运行。
数控程序在运行时，点击中的循环停止按钮，程序停止运行，再次点击，程序从开头重新运行。
数控程序在运行时，按下急停按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先将急停按钮松开，再按
中的
按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。
2 自动/单段方式
1）检查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零； 2）导入数控程序或自行编写一段程序； 3）检查控制面板上MEM动加工模式。
是否按下，若未，则用鼠标左键点击
，将其置于自动加工档，进入自
4）点击机床控制面板，选择单段运行方式； 5）按中的循环运行按钮，数控程序开始运行。 注1：自动/单段方式执行每一行程序均需点击一次中的按钮 注2：选择跳过开关置“ON”上，数控程序中的跳过符号“/”有效。 注3：将选择性停止开关置于“ON”位置上，“M01”代码有效。
按键，可使程序重置。另外，在自动执行加工程序前，可根据需要调节进给速度倍率选择开关，来控制数控程序运行的进给速度，调节范围从0-120%。
3 检查运行轨迹
NC程序导入后，可检查运行轨迹。
在控制面板上点击MEM键，再点击MDI面板中键命令，程序执行转入检查运行轨迹模式；再点击操作面板上的按钮，即可观察数控程序的运行轨迹，此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察，
注：检查运行轨迹时，暂停运行，停止运行，单段执行等同样有效。
1.2.7 MDI工作模式
1）点击机床面板MDI模式键，机床切换到MDI状态，可MDI操作；
2）在MDI键盘上按键，进入手动数据输入（MDI）工作模式，可直接编辑代码指令，如图1.45所示；
3）在MDI输入域中输写数据指令，通过点击MDI键盘上数字、字母键，构成代码，字符显示，可以作取消、插入、删除等修改操作；
4）按键，删除输入域中的数据；
5）按键盘上插入键，将输入域中的内容输入到指定位置。LCD界面如图1.46所示； 6）按键，已输入的MDI程序被请空； 7）输入完整数据指令后，按运行控制按钮，运行指令代码。
注：运行结束后LCD界面上的数据被清空。可重复输入多个指令字，若重复输入同一指令字，后输入的数据将覆盖前输入的数据，重复输入M指令也会覆盖以前的输入。
图1.45 MDI工作模式 图1.46 MDI代码输入
2 FANUC 0i数控加工仿真实验习题
2.2.1数控车床编程与仿真加工
如图2.11（a）、（b）所示，毛坯直径为φ45mm，起刀点在图示编程坐标系的P点，试运用G71/G73，G70指令编制图示轴类零件车削加工程序。
给定切削条件是：粗车时切深为2mm，退刀量为1mm，精车余量X方向为0.6mm（直径值），Z方向为0.3mm，主轴转速为S 600 r /min，进给速度为F 0.15 mm/ r；
精车时主轴转速为S800 r /min ,进给速度为F 0.1 mm / r。[注：φ45外圆不加工]
图2.11（a） 数控车削仿真加工习题之一
图2.11（b） 数控车削仿真加工习题之二
2.2.2数控铣床编程与仿真加工
如图2.12所示，工件毛坯尺寸为140×100×50,起刀点位置在编程坐标系的（0，0，20）处，按图示的走刀路线ABCDEFGA编制铣削加工程序。选用ф20mm的键槽铣刀，F60mm/min, S750r/min。
图 2.13 数控铣削仿真加工习题之一
2. 如图2.13所示，工件毛坯尺寸为150×80×30，起刀点位置在编程坐标系的（0，0，20）处，按图示的工件尺寸编制铣削加工程序并仿真。突台高5mm，孔深10mm，选用ф8mm的键槽铣刀, ф20mm钻头，F60mm/min, S750r/min。
图2.14 数控铣削仿真加工习题之二
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