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摘要：本文以斯沃数控仿真软件在数控铣床刀具半径补偿指令学习时的应用为例，介绍了斯沃数控仿真软件铣床的仿真操作过程，并分析了该软件的优点及使用过程中需要注意的点。总体来说，斯沃数控仿真软件在数控铣床编程教学过程中有很好的实用价值，值得推广。

关键词：斯沃；数控铣床；教学

0 引言

《数控加工工艺与编程》是我院数控技术、智能制造技术等专业的专业核心课。该课程采用项目引领、任务驱动的理实一体化教学模式，课堂中教学做一体，使学生能够正确选择数控机床，制定合理的加工工艺，手工编写中等复杂零件的加工程序，并完成零件加工及检测。本文任务取自数控铣床项目的第三个任务平面外轮廓加工，主要知识点为刀具半径补偿指令的应用。

1 斯沃数控仿真软件简介

斯沃数控仿真软件是由南京斯沃软件技术有限公司开发研制的[1]，包括国内外常见品牌的车铣及加工中心的数控系统，如FANUC、SIEMENS、华中数控、广州数控等。该软件能够模拟机床操作中的毛坯安装、刀具安装、对刀操作、程序输入、程序校验、加工检测等工艺流程，创建高度逼真的训练环境[2]。

2 仿真练习

完成简单零件外形的加工，零件图见图1。

2.1选择数控系统

打开斯沃数控仿真软件，首先出现的界面是数控系统的选择，下拉菜单是以系统＋型号的形式显示，型号末位的T代表车床，M代表铣床和加工中心。为了和车间数控铣床型号保持一致，在此步骤选择FANUC 0iM数控系统，数控系统选择见图2。

2.2毛坯安装、刀具安装

完成数控系统选择操作后点击运行进入系统，此时部分菜单是灰色显示，无法使用。松开急停按钮，方可进行操作。点击机床操作面板上按钮，依次按下返回参考点。在菜单栏--工件操作--选择毛坯或在左侧栏点击图标-选择毛坯，可弹出设置毛坯对话框，见图3（a）。根据本次任务给定的零件图，选择或添加直径为75mm，高度为50mm的圆柱毛坯料。装夹方式使用默认的三爪卡盘即可。

在菜单栏-机床操作-选择刀具或在左侧栏点击图标，可弹出刀具库管理对话框，见图3（b）。本次任务选择直径10mm的直柄端铣刀，若刀具数据库中未显示该类型刀具，可在对话框左侧的刀具库管理点击添加或修改按钮，设置需要的刀具型号和尺寸。添加完毛坯、刀具后在加工窗口显示的状态见图3（c）。

2.3对刀操作

对刀是建立工件坐标系与机床坐标系的相对位置，在仿真中可采用试切法或快速定位法进行对刀。试切法操作方法与实际机床一致。快速定位法可在左侧栏点击，选择快速定位，弹出快速定位对话框（图4（a））。圆柱体默认工件坐标系原点为工件上表面中心点，点击确定，刀具快速移动到该点。在编辑面板OFFSET SETTING--[坐标系]软键，移动到G54番号所在区域，依次输入X0按下[测量]软键，输入Y0按下[测量]软键，输入Z0按下[测量]软键，完成对刀，最终结果见图4（b）。可通过MDI模式，控制刀具移动到对刀点正上方10mm处，验证对刀结果是否正确。

2.4输入程序及刀补参数设置

输入程序有两种方法：一是直接通过编辑面板键入程序；二是通过导入文本文档的形式输入系统。两种方式操作都需要先新建程序，新建程序操作步骤：在机床操作面板，选中，进入编辑模式；在编辑面板点击PROG，进入程序界面，输入程序名，点击INSERT，完成程序新建。可通过面板输入程序，或在文件-打开，找到所需文本文档并选中，点击打开，即可完成程序输入。完成程序输入后，界面如图5（a）所示。

本任务用到刀具半径补偿，补偿值的输入方式是：编辑面板点击OFFSET SETTING--[补正]软键，选中形状D所在列；编辑面板或电脑键盘输入数值，点击INPUT按键即可。若提示程序保护，将机床操作面板上的钥匙打到O位置即可解决。输入番号001行，对应程序中的刀补为D01，依次类推。仿真软件上输入的刀补参数为刀具中心偏离编程轮廓距离的2倍，参数输入结果见图5（b）。

2.5 仿真加工及检测

仿真加工即自动运行程序实现加工动作模拟的过程。点击左侧栏图标，关闭机床门；通过编辑面板的PROG选择输入的程序，按下机床操作面板上的进入自动循环模式；按下按键，可启动自动加工动作。若想单步执行程序，需要按下按键后，每按一次，可实现一行程序的加工动作。通过仿真模拟，可以检查主轴、刀具和工件三者之间有无碰撞和干涉[3]。在工件测量菜单栏下有刀路测量和距离测量的功能。本次任务的仿真刀轨及检测结果见图6。

3 实际机床加工

本次任务加工所使用实际机床的数控系统为FANUCS 0i-MC，其操作面板、编程面板功能键布局与前述斯沃数控仿真软件面板基本一致。接下来按照仿真操作步骤，完成零件加工工作。

3.1毛坯安装、刀具安装

毛坯材质可选择铝料或钢料。根据毛坯形状及现场情况等条件选择装夹装置，本次任务可选择三爪卡盘或平口钳。

刀具选择时，注意刀具类型和直径大小。本次是加工平面，可选择面铣刀对毛坯上表面进行粗加工；直柄铣刀进行外轮廓加工。刀具直径大小会影响外轮廓加工过程时刀补参数设置。刀具安装是气动控制，需要提前打开气泵。安装刀具时，需要将机床面板调到手动模式，一只手拿着刀具，另一只手按下主轴侧边的刀具拆装按钮，保持按下状态；将刀具送入主轴，松开刀具拆装按钮，卡爪抓紧刀具。刀具安装完后，注意再次观察卡爪与刀具凹槽是否对齐，转动刀具，看转动是否顺畅。

3.2 对刀操作

面铣刀可采用手摇方式，完成上表面粗加工，不需要对刀。直柄铣刀可采用寻边器、对刀仪或试切法对刀。本次任务采用试切法对刀，原点设定在工件上表面中心。

按下机床操作面板的手轮和手持单元选择键，用手轮操作机床进行对刀。对刀过程如下：试切左侧边，按下编辑面板的POS键--[相对]软键--输入[X]--[归零]软键；试切右侧边，观察相对位置显示的X坐标值79.474，按下编辑面板的OFE/SET键--[坐标系]软键--移动到G54坐标系所在位置--输入[X39.737]--[测量]软键；试切前侧边，按下编辑面板的POS键--[相对]软键--输入[Y]--[归零]软键；试切后边，观察相对位置显示的Y坐标值62.086，按下编辑面板的OFE/SET键--[坐标系]软键--移动到G54坐标系所在位置--输入[Y31.043]--[测量]软键；试切上表面，按下编辑面板的OFE/SET键--[坐标系]软键--移动到G54坐标系所在位置--输入[Z0]--[测量]软键。对刀时，靠近工件过程中，需要手摇速度降低并将倍率逐渐调小，以×1的倍率切削工件，保证对刀精度。对刀完成后，与仿真一样，通过MDI方式，验证对刀结果是否正确。

3.3 输入程序及刀补参数设置

程序输入可通过编辑面板逐行输入，每行需以分号结束，其他操作过程与仿真操作一致。刀补参数设置方法与仿真操作基本一致，需注意仿真时对应的软键是[补正]，实际机床对应的软键是[偏置]。实际机床输入刀补值为刀具中心偏离编程轮廓的距离。

3.4刀轨及加工

将程序和刀补值输入到实际机床，先按下机床锁住和空运行按键，观察刀轨，检查程序输入过程中有无错误。注意机床锁住后不再执行程序进给运动，但主轴转动指令仍会执行。操作过程如下：按下编辑面板上的CTMS/GR按键、[图形]软键，显示加工刀轨界面；依次按下机床操作面板自动模式按键和循环启动按键，屏幕上显示加工刀轨。模拟刀轨结果见图7（a）。

刀轨确认无误后，可再次按机床锁住和空运行按键，取消机床锁住和空运行。按下循环启动按键，机床开始自动加工工件，加工完的零件见图7（b）。在加工过程中，不能离开机床，要注意观察加工过程，若有紧急或意外情况，需迅速拍下红色急停按钮。

4.分析

通过该任务，对比软件仿真和实际机床加工操作，分析使用斯沃数控仿真软件进行数控铣床仿真的优点和需要注意的点。

优点：（1）该软件有多种数控系统，缓解了实际机床数量不足和品牌单一问题，使学生有更多机会操作和练习。（2）任务实施的仿真过程与实际机床操作大体一致，如操作面板基本一致、输入程序时会提示程序保护、有手轮模拟等。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的[1]。（3）可以直观看到刀路轨迹、模拟加工过程，有利于验证程序的正确性和合理性，节省时间，避免返工。（4）该软件也可以实现特征尺寸的测量，验证给定刀补参数的正确性。

需注意的点：（1）没有体现刀具的安装方法。在仿真上，只需选择刀具型号，点击安装到主轴即完成刀具安装。实际机床上，需要将机床操作面板上选择手动操作模式，一只手按住主轴侧边的刀具拆装按钮，另一只手把刀具送进主轴夹具，才可以完成刀具安装。（2）部分软键对应的功能名字不一样，学生在练习完仿真到实际机床操作时会找不到对应功能。如相对坐标归零时，仿真上是[起源]两个字，实际机床是[归零]；刀补值设置时，仿真上软键是[补正]，实际机床软键是[偏置]。（3）刀具半径补偿参数的输入值与实际机床不一致。仿真时，需要输入刀具中心偏移值的2倍；实际机床上，输入的是刀具中心偏移值即可。

5.总结

斯沃数控仿真软件有多个数控系统，可以显示刀路轨迹、模拟加工动作，使学生更易理解刀具半径补偿的含义及应用。但斯沃数控仿真软件在操作过程中与实际机床操作略有不同，在教学过程中需引起重视。如果想让斯沃数控仿真软件发挥更大作用，必须合理安排仿真教学和实操教学学时分配，在教学中将仿真训练与实践操作训练有机结合[3]。

参考文献：

[1]史红燕，陈盼，刘静.斯沃数控仿真软件在数控加工工艺与编程教学中的应用[J].机电技术应用，2017（7）：96-97.

[2]焦红卫，张玲.斯沃仿真软件在《数控加工与编程》教学中的应用[J].机械工程师，2023（4）：84-87.

[3]张超 杨廷奇.斯沃数控仿真软件在数控教学中的研究与应用[J].科技视界， 2018（20）：137-238.