宇龙数控仿真

参考文献 1 第12章广州数控GSK 928TC仿真实训

12.1 宇龙数控加工仿真系统概述

12.1.1 宇龙数控加工仿真系统简介

上海宇龙软件工程有限公司2000年在上海市张江高科技园区成立，主要开发数控加工、汽车维修等操作技能类仿真实训软件。该公司与天津工程师范学院合作开发的基于虚拟现实的《数控加工仿真系统》于2001年投放市场，是目前市场占有率极高的数控加工仿真软件系统之一。该系统可以实现对数控铣（含加工中心）和数控车加工全过程的仿真，其中包括毛坯定义与夹具、刀具定义与选用、零件基准测量和设置、数控程序编辑和调试、加工仿真以及各种错误的检测功能。数控加工仿真系统分网络版和单机版两种版本发行。

启动前，需先运行“加密锁管理程序”，成功运行后（在任务栏右侧会出现“”图标），

再启动数控加工仿真系统，可以“管理员”或“一般用户”身份登录，前者的用户名为manage，密码为system，后者的用户名和密码均为guest。一般情况下（如不需对刀库中的刀具进行更改、对用户进行管理等），通过点击“快速登录”按钮登录即可。登录后的界面如图12-1所示。

图12-1

右键单击任务栏中的“加密锁管理程序”的小图标“”，可将“加密锁管理程序”的当前状态设为“练习”、“授课”或“考试”。图12-1所示为“练习”状态。

12.1.2 数控加工仿真系统基本操作

该系统以“项目文件”保存操作结果（但不包括过程），其内容包括机床、毛坯、经过加工的零件、选用的刀具和夹具、在机床上的安装位置和方式；输入的参数：工件坐标系、刀具长度和半径补偿数据；输入的数控程序。

对“项目文件”的基本操作如下：（1）新建项目文件：打开菜单“文件\新建项目”；选择新建项目后，就相当于回到重新选择后机床的状态。（2）打开项目文件：打开选中的项目文件夹，在文件夹中选中并打开后缀名为“.MAC”的文件。（3）保存项目文件：打开菜单“文件\保存项目”或“另存项目”；选择需要保存的内容，按下“确认”按钮。如果保存一个新的项目或者需要以新的项目名保存，选择“另存项目”，当内容选择完毕，还需要输入项目名。保存项目时，系统自动以用户给予的文件名建立一个文件夹，内容都放在该文件夹之中，默认保存在用户工作目录相应的机床系统文件夹内。

如果仅想对加工的零件进行操作，可以选择“导入\导出零件模型”，零件模型文件的扩展名为“.PRT”。

在工具栏中选之一，可对虚拟机床的视图

进行变换，这些图标分别对应于“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”、“绕X轴旋转”、“绕Y轴旋转”、“绕Z轴旋转”“左视图”、“右视图”、“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，在弹出的快捷菜单中进行相应选择。将鼠标移至机床显示区，拖动鼠标，进行相应操作。

在“视图”菜单或快捷菜单中选择“控制面板切换”，或在工具条中点击“”按钮，即可隐藏或显示数控系统面板和机床面板。

在“视图”菜单或快捷菜单中选择“选项”或在工具条中选择“”，在对话框中进行

设置，如图12-2所示。其中透明显示方式可方便观察内部加工状态。“仿真加速倍率”中的速度值是用来调节仿真速度，有效数值范围从1到100。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。

参考文献 3

图12-2

12.1.3 选择机床、设定毛坯操作

打开菜单“机床/选择机床…”（如图12-3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12-4所示。

图12-3 图12-4

打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择“”，系统打开图12-5对话框：

长方形毛坯定义圆形毛坯定义

图12-5

若经过部分加工的成型毛坯希望作为零件模型予以保存，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，此零件模型即被保存，可在以后放置零件时调用。注意：车床零件模型只能供车床导入和加工，铣床和加工中心的零件模型只能供铣床和加工中心导入和加工，所以为了保证导入零件模型的可加工性，在导出零件模型时，最好在起文件名时加上机床类型标识。

12.2 广州数控GSK 928TC仿真实训

广州数控GSK 928TC车床数控系统采用高速CPU、超大规模可编程门阵列集成电路芯片构成控制核心，320×240点阵图形式液晶显示界面。采用国际标准数控语言——ISO代码编写零件程序，μ级精度控制，全屏幕编辑，中文操作界面，加工零件图形实时跟踪显示，操作简单直观。可配套步进电机或交流伺服驱动器，通过编程可以完成外圆、端面、切槽、锥度、圆弧、螺纹等加工，具有较高的性价比。

该数控系统可进行两轴（X、Z轴）两联动控制，最小设定单位为0.001 mm，最小移动单位X轴为0.0005 mm、Z轴为0.001 mm，最大编程尺寸为±8000.000 mm，最大移动速度为15000 mm/min，切削速度为5-6000 mm/min (G98/G99)，加工程序容量为24KB，可存储程序数为100个，配有RS-232通讯接口，控制刀位数为四工位（可扩展至八工位）。

广州数控GSK 928TC车床数控系统面板如图12-6所示。

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图12-6

12.2.1 系统面板介绍

表2-1 广州数控GSK 928TC 面板按钮介绍

液晶显示器 系统面板

手轮

机床面板

急停按钮

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12.2.2 机床准备

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。

2）机床回参考点：首先检查按钮是否按下，如果未按下，则按下按钮，此时手动按钮显示灯会变亮呈状态。（1）X轴回参考点：在手动方式下，点击按钮，X轴将回到参考点，回到参考点之后，CRT显示器上将显示X的坐标值为“0”，如图所示；（2）Z轴回参考点：在手动方式下，点击按钮，Z轴将回到参考点，回到参考点之后，CRT 显示器上将显示Z的坐标值为“0”，如图所示。回参考点前的界面如图12-7所示，回参考点后的界面如图12-8所示。

图12-7 图12-8

12.2.3 刀具安装

单击菜单栏中的“机床／选择刀具”，或者在工具栏中点击图标“”，系统将弹出“车刀选择”对话框。如图12-9所示。

后置刀架的数控车床允许同时安装8把刀具，前置刀架的车床允许同时安装4把刀具，钻头在此仿真软件中被自动安装在尾座上。

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图12-9

1）选择车刀：（1）在对话框左上角刀架和尾座图中，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淡黄色。（2）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。（3）在刀柄选择栏中选择刀柄。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。

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）删除当前刀具：在当前选中的刀位号中的刀具可通过点击“卸下刀具”按钮将其删除。

5）确认选刀：选择完刀具，完成刀尖半径，刀具长度修改后，按“确认”键完成选刀，或者按“取消”键退出选刀操作。

12.2.4 设置工件坐标系

数控程序一般按工件坐标系编程，对刀过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间对应关系的过程。车床常见的是将工件右端面中心点设为工件坐标系原点。以下采用将工件右端面中心点设为工件坐标原点的方法进行介绍。将工件上其它点设为工件坐标系原点的对刀方法同本节方法类似。GSK 928TC数控系统采用浮动工件坐标系，工件坐标系是对刀及相关尺寸的基础，具体方法如下。

1）在机床上装夹好毛坯后，选择任意一把刀（通常是加工中使用的第一把刀），如图12-10所示。

图12-10

2）选择合适的主轴转速，启动主轴。在手动方式下通过点击、、、按钮将刀具移动至如图12-11所示的大致位置上，然后点击切出一个小台阶，如图12-12所示。

图12-11 图12-12 图12-13

3）在X轴不移动的情况下按下按钮，将刀具沿Z轴方向退回到如图12-13所示的安全位置，并且按下按钮，停止主轴旋转。

4）依次点击菜单栏上的“测量/剖面图测量”，进入到如图12-14所示的测量界面：

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图12-14

用鼠标单击所要测量的外圆面，该外圆将由红色变成黄色，与此同时在测量界面下方的数据清单中会有一行数据呈蓝色显示，该行数据中X列的数据就是该外圆面的直径值，记为X1，

此时，单击按钮，退出测量界面，并在操作面板下，按下键，此时CRT显示器上将显示，再点击键，屏幕上将显示，此时输入测量出的直径值X1，并点

击键，系统将自动设置好X轴方向的工件坐标。如果此时按下键，则取消X轴的工件坐标设置。

5）再次启动主轴，在手动方式下将刀具移动至如图12-15所示的大致位置上，然后车削端面如图12-16。

图12-15 图12-16 图12-17

6）在Z轴不移动的情况下按下按钮，将刀具沿X方向退回到如图12-17所示的安全

位置，并且按下，停止主轴旋转。

7）测量所切的端面到所选基准点的Z方向的距离Z1（此处因工件坐标系零点设在零件右端面中心，即距离为0，所以Z1=0）。在操作面板下，按下键，此时CRT显示器上将显示

，再点击键，屏幕上将显示，此时输入测量出的距离值Z1，并点击键，系统将自动设置好Z轴方向的工件坐标。如果此时按下键，则取消Z轴的工件坐标设置。

12.2.5 手动对刀操作

加工一个零件常需要几把不同的刀具，由于刀具安装及刀具偏差，每把刀转到切削位置时，其刀尖所处位置很难完全重合。为使用户在编程时无需考虑刀具间的偏差，GSK 928TC可以通过设置，自动生成刀具偏置参数，使对刀操作非常简便。通过对刀操作以后，用户在编程序时只要根据零件图纸及加工工艺编写工件程序，完全不必考虑刀具的偏差。只需在加工程序的

换刀指令中调用相应的刀具补偿即可。试切对刀方式如下。

1）在机床上装好夹试切工件，选择任意一把刀（通常选一号刀）。

2）选择合适的主轴转速，启动主轴。在手动方式下移动刀具在工件上切处一个小台阶如图12-11。

3）在X轴不移动的情况下沿向Z方向将刀具移动到安全位置，停止主轴旋转如图12-13。

4）测量所切出的台阶的直径，点击键，屏幕显示，此时输入所测量出的外圆

直径值Xl，随后点击键，屏幕显示，输入“1”此时屏幕显示(图中“1”表示

当前的刀位号为1)，最后点击按钮系统自动计算X轴方向的刀偏值，并将计算出的刀偏自动存入当前刀具号所对应的X轴刀补参数区。在刀补参数窗口下可以查看和修改。如果显示

T*X时输入1～8的数字键再点击，则系统计算出的刀偏值将存入与输入的数字相对应的x

轴刀偏刀补参数区，如果点击1，则取消刀偏计算及存储。

5）再次启动主轴，在手动方式下车削端面如图12-16。

6）在Z轴不移动的情况下沿X方向将刀具移动到安全位置，停止主轴旋转如图12-17。测量所切的端面到所选基准点的Z方向的距离Z1(此处因工件坐标系零点设在零件右端面中

心，即距离为0，即Z 1=0)，点击键，屏幕显示，然后输入所测量出的数据Z1，随

后点击键，屏幕显示，此时点击“1”键屏幕显示(图中“1”表示当前的刀

位号为1)，最后点击按钮系统将自动计算Z轴方向的刀偏值，并将计算出的刀偏存入到与当前刀具号相对应的Z轴刀补参数区。在刀补参数窗口下可以查看和修改。如果显示T*Z时

输入1~8的数字键并点击，则系统计算出的刀偏值，将存入输入的数字对应的Z轴刀偏刀

补参数区，如果点击，则取消刀偏计算及存储。

如果需要使用多把刀具，则每把刀都必须按照如上的方法进行对刀操作。对完一把刀后，要对其它刀具则必须先换刀，系统提供了两种换刀方式来换刀，换刀的具体操作方法如下。

1）在手动方式下换刀：点击按钮进入手动操作方式，然后点击按钮，则与当前刀号相邻的下一把刀将被换到当前位置。

2）通过执行换刀指令换刀：点击按钮，使机床进入编辑方式，然后按下键，则进入编辑界面，在该界面中输入换刀指令“Tab”（a表示需要的刀具号，b表示刀具补偿号），如

图12-18所示，然后点击按钮进入自动方式，并点击按钮执行换刀指令，则a号刀将

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被换到当前刀位上。

图12-18 图12-19 图12-20

12.2.6 刀具偏置参数

GSK 928TC数控系统设置了T1～T9共9组刀偏值，每组刀偏有Z轴、X轴方向两个数据，其中可通过手动对刀操作自动生成的刀偏组数量和使用的刀具总数相同，其余的刀偏数据只能通过键盘输入。

点击键，进入刀偏设置窗口，如图12-19所示。参数的输入方法如下：

1）刀偏数据的绝对输入方式

进入刀偏参数窗口，用或键移动光标至需要改变的刀偏号上（在移动的同时，屏幕下方将显示当前选中的刀偏号），点击键屏幕上刀偏号后将显示一个高亮块，然后通过系统面板输入刀偏数据，在输入数据的过程中，如果数据输入错误可通过点击键删除错误

数据，然后重新输入正确的数据，并点击键，系统则会将所输入的数据存在当前所选择的刀偏号参数区中，如图12-20。

2）刀偏数据的相对输入方式

用鼠标点击或按钮移动光标至需要改变的刀偏号上（在移动的同时，屏幕下方同时显示当前选中的刀偏号），点击键屏幕上刀偏号后将显示—个高亮块，随后通过键盘输

入刀偏数据，最后点击键，系统将把输入数据与所选参数的原数值进行运算。若输入值为正，则系统将输入数据与所选参数的原数值相加作为结果存入参数区。若输入值为负，则系统将输入数据与所选参数的原数值相减作为结果存入参数区。

12.2.7 手动工作方式

1）手动／点动进给：点击按钮进入手动方式。通过鼠标点击手动进给方向键、、

、并按下鼠标左键不放，则机床就按所选的坐标轴及方向连续移动，按键放开，则机床拖板停止移动，手动点动的移动速度按选定的快速或进给速度执行。

2）手动／单步进给：在手动方式下初始方式为点动进给方式，点击键可以在点动进给方式和单步进给方式间相互切换。在手动单步进给方式下，每按一次手动进给方向键，刀架就按照所选的坐标轴及方向移动，机床每次移动的距离为事先选定好的步长。

单步进给方式如图12-21所示。

图12-21 图12-22

手动单步进给的步长分为0.001、0.01、0.1、1.0、10.0、50.0共6级可选。点击可以选择各级步长，每按下一次该按钮，步长递减、增一级，到最后一级后又返回第一级，如此循环。

3）手动／手轮方式：在手轮方式下，可以通过转动手摇脉冲(手轮)来控制机床的微量移动。点击或可以进入手轮控制方式并同时选择手轮所控制的坐标轴，如图12-21所示；选

择好所需移动的坐标轴后点击手轮按钮，则所选坐标轴可由手轮控制而移动。单击鼠标右键，手轮顺时针转动，坐标轴向正方向移动；单击鼠标左键，手轮逆时针转动，坐标轴向负方向移动；手轮每格的移动量只有0.001、0.01、0.1毫米三档。点击键可以在0.001、0.01、

0.1三档之间循环切换。

4）程序参考点的设置：程序参考点可以是机床上的任意一点。设置完程序参考点后，在没有重新设置坐标系的前提下，无论机床处于何处，点击操作面板上的和，可使机床

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回到此点，同时撤销刀补及系统偏置。具体操作如下：

将机床移动到所要设参考点的位置，然后点击键，屏幕显示“设置”如图12-23所示，

再输入点击按钮。此时屏幕显示“程序零点?”如图12-24所示，点击键，则确认此点

为程序参考点。若按键，则不设置程序参考点。

图12-23 图12-24

5）坐标轴的相对量移动：在手动方式下，可以使某一个轴按照所输入的长度及方向移动，而不是仅按系统内定步长移动。具体操作步骤如下：（1）确定要移动的坐标轴，移动X轴则按

键，屏幕显示，移动Z轴则点击键，屏幕显示。（2）从键盘输入需要移

动的距离，向X、Z轴的负方向移动则输入负值，输入过程中输入错误可按键消除错误，

重新输入正确的数据。（3）输入完数据后按键，屏幕显示，点击键，则所选

轴按输入的距离及方向移动。如按键则取消移动并返回手动方式。

6）坐标轴的绝对量移动：在手动方式下，可以使某一个轴从当前位置直接移动到输入的坐标位置。具体操作步骤如下：（1）选定要移动的坐标轴，移动X轴则按键，屏幕显示

，移动Z轴则点击x键，屏幕显示。（2）从键盘输入需要到达位置的坐标值，输入过程中输入错误可按键消除错误，重新输入正确的数据。（3）输入完数据后按键，

屏幕显示，点击键，则所选轴按输入的距离及方向移动。如按键则取消移动并返回手动方式。

12.2.8 数控程序处理

1）新零件程序的建立：点击按钮进入编辑方式；在零件程序目录检索状态点击键。然后利用键盘输入两位程序目录清单中不存在的程序号作为新程序号（如：55、12），如图12-25，

点击按钮新零件程序建立完成，系统自动进入新建程序的编辑界面，如图12-26。

图12-25 图12-26

2）程序内容的输入：数控系统的编辑界面转为全屏幕编辑界面，程序内容的输入在编辑工作方式下进行。（1）按新零件程序建立的操作方式建立新程序。（2）显示屏上显示顺序号

后，通过键盘输入一行程序内容。（3）输入完一行程序后点击键，结束本行的输入。（4）系统自动产生下—程序段号，并继续输入下行的程序内容。如图12-27所示

图12-27

3）零件程序的删除：点击按钮进入编辑方式；在零件程序目录检索状态下按按

钮，从键盘输入需要删除的程序号，然后点击键，系统显示后，点击键则删除了需要删除的零件程序，按其它任意键取消删除操作。

4）零件程序的选择：在编辑方式下检索状态按键，从键盘输入需要选择的程序号，

然后点击键，系统则自动完成零件程序的选择并显示零件程序内容，进入编辑工作状态。

参考文献17 5）零件程序的输出：将数控系统内部存储的零件程序输出到外部计算机。在编辑方式下，按零件程序的选择操作方式选择好需要输出的零件程序，点击键，屏幕显示提示，

随后点击键，仿真软件自动弹出“另存为”的对话框，选择文件类型和保存路径（文件类型为：.nc或.txt格式，默认为.nc格式），点击“保存”按钮确认，如图12-28所示。注意：在真实机床上进行零件程序的输出时，应首先在断电状态下连接好数控系统和计算机之间的RS-232通讯电缆。

图12-28

6）零件程序的输入：将外部计算机中存储的零件程序输入到数控系统。在编辑方式下，点击键，屏幕提示，使计算机处于输出方式，随后点击菜单“DNC传送…”，仿真软件自动弹出“打开”的对话框，在文件名列表框中选择所需要的文件，点击“打开”按钮，最后点击按钮系统自动将所选的程序文件导入到机床系统里了。注意：在零件程序的输入

中，数控系统是将计算机传送来的程序中的第一行包含字符串“％××”作为文件名，若在数控系统内原来已存有与传送来的程序名相同的程序，则会提示。

12.2.9 自动加工方式

1）自动／连续加工：（1）检查机床是否已回零，若未回零，先将机床回零。（2）装夹好毛坯并设置工件坐标系；对好各把刀。（3）导入数控程序或自行编写一段程序。（4）检查操作

面板上的工作方式是否为“自动”模式，若未置于“自动”方式，则用鼠标点击键使其置

于自动方式，进入自动加工模式。（5）点击键，就可以启动程序自动运行了，工件被自动加工。

2）自动／单段加工：（1）检查机床是否已回零，若未回零，先将机床回零。（2）装夹好毛坯并设置工件坐标系；对好各把刀。（3）导入数控程序或自行编写一段程序。（4）检查操作

面板上的工作方式是否为“自动”模式，若未置于“自动”方式，则用鼠标点击键使其置于自动方式，进入自动加工模式。（5）点击按钮，使其处于单段模式，屏幕提示。

（6）点击键，就可以启动程序自动运行了，工件被自动加工。注意：在单段方式执行时，每执行—行程序均需点击—次按钮。

3）检查运行轨迹：NC程序导入后，可通过线框图模拟检查刀具的运行轨迹。点击按钮，在自动模式主界面下，点击键转入检查运行轨迹模式；点击按钮，即可观察数

控程序的运行轨迹了。此时可以通过工具栏上的来调整观看的角度及画面的大小，如图12-29 所示。

图12-29

12.3 GSK 928TC的指令代码及其功能

12.12.1 G功能——准备功能

G功能定义为机床的运动方式，由字符G及后面两位数字构成（前置数字0可省略），GSK 928TC

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12.12.2 M功能——辅助功能

M功能主要用来控制机床的某些动作的开和关以及加工程序的运行顺序，M功能由地址符M

12.12.3 S功能——主轴功能

通过地址符S和其后的数据把代码信号送给机床，用于控制机床的主轴转速。

根据机床的具体配置，通过参数P12的MODS位，选择主轴功能是用于控制多速电机还是变频电机。

12.12.4 T功能——刀具功能

加工一个工件常常需要几把不同的刀具，本系统可控4～8工位电机刀架（1～4号刀位信号直接输入，5～8号刀位信号采用编码信号输入）。由于安装误差或磨损，每把刀处于切削位置时的位置均不相同。为了编程不受上述因素的影响，设置了换刀及刀具补偿功能。

指令格式：Tａｂ

其中a表示需要的刀具号范围为0-4。a为0时表示不换刀只进行刀具补偿。1-4对应四工位电动刀架上的四把刀（使用六或八工位刀架时为1-6或1-8号刀）；b表示刀具补偿的数据的编号。1-8对应刀偏参数中的8 组刀偏的组号（9号刀偏表示X、Z轴回机械原点后的坐标值）。

本系统最多可选择八把刀，八组刀偏值。在一般情况下刀偏号只能用于与该偏量号相同的