数控编程培训siemens840d.docx

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数控编程培训siemens840d

数控编程培训简明自学手册

第一章基础知识

一、数控技术基本知识：

数控技术是柔性制造系统（FlexibleManufacturingsystem）、计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem）和工厂自动化（FactoryAutomation）的基础技术之一。

（一）数控、数控机床及数控系统的概念

（1）数控：

就是数字控制（NC），是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。

（2）数控机床：

是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有特定代码和其他符号编码指令规定的程序。

（3）数控系统：

数控机床装有的程序控制系统，它能够逻辑地处理输入到系统中的具有特定代码的程序，并将其译码，使机床运动并加工零件。

（二）数控程序、数控编程的概念

（1）数控程序：

输入数控系统中的、使数控机床执行一个确定的加工任务、具有特定代码和其他符号编码的一系列指令，称为数控程序。

（2）数控编程：

生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。

二、数控机床的组成：

数控机床一般由CNC系统、伺服系统和机械系统三大部分组成。

（一）CNC系统：

CNC系统的主要功能包括：

多轴联动、准备功能（G功能）、多种函数的插补运动（包括直线插补、圆弧插补、螺旋线插补等）、可编程偏置值的设定、固定循环加工、进给功能、主轴功能、刀具功能、各种补偿功能、子程序功能、宏程序功能等。

（二）伺服系统：

用于实现数控机床的进给伺服控制与主轴伺服控制。

它包括进给伺服控制系统与主轴伺服控制系统。

（三）机械系统：

数控机床的机械系统除包括机床基础件以外，还包括主轴部件、进给系统、实现工件回转与定位的附件、刀库与自动换刀装置、机械手等。

三、数控机床的工作方式：

以FANUC及SIEMENS系统为例简要介绍6种工作方式：

（一）返回参考点方式：

数控机床开机之后，正式工作之前，必须先确定机床参考点，即确定刀具与机床原点的相对位置，这样刀具运动就有了基准点。

返回参考点就是数控系统接通电源之后，操作人员使机床的所有运动坐标回到机床参考点，以后刀具的运动就以机床参考坐标系为基准。

（二）自动加工（AUTOMATIC）：

数控系统根据程序员编制的零件加工程序，自动控制机床对零件进行加工。

在自动加工方式中，内存中可以存放多个程序，通过键盘可以选择并输入需要的程序，然后启动操作按钮，数控系统即可按选择的程序驱动机床进行自动加工。

（三）连续点动方式（JOG）：

即由手动控制机床，而不是由程序控制机床运动。

该方式主要用于对刀、换刀、安装工件、测量工件以及对加工刀具进行几何数据测量。

（四）增量点动方式（INCREMENTJOG）：

其工作方式同点动，只是移动的步距按设定的增量进行，一般包括5种，1、10、100、1000、10000mm。

（五）手动输入/自动加工（MDA）：

即操作人员能够在CNC的控制下，一段程序一段程序地进行操作。

输入的字符最大长度为256个字符。

四．数控机床的坐标系统与原点偏置

（一）坐标系：

采用右手直角笛卡儿坐标系，基本坐标轴为X、Y、Z，相对于每个坐

标轴的旋转坐标为A、B、C。

（二）坐标轴及其运动方向：

数控机床的坐标运动均指刀具相对于工件的运动。

（1）Z轴：

定义为平行机床主轴的坐标轴，其正方向定义为刀具远离工作台的运动方向。

（2）X轴：

为水平的平行于工件装夹平面的坐标轴，它平行于主要切削方向，由刀具朝工件方向观测，右手侧为正向。

（3）Y轴：

其正方向则根据X、Z的右手法则确定。

（4）旋转坐标轴A、B、C的正向相应地在X、Y、Z坐标轴正方向上，按右手螺纹前进的方向确定。

（三）坐标原点：

在数控编程中有四种类型的坐标原点

（1）机床原点：

数控机床的基准位置，是机床制造商设置在机床上的一个物理

位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。

（2）机床参考点：

与机床原点相对应的还有一个机床参考点，用R表示，它是机

床制造商在机床上用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的。

一般来讲，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。

（3）程序原点：

也称为工件原点，用W表示。

是指编程员在编程时定义在工件上

的几何基准点。

程序原点的确定一般用G92（普通数控铣）、G54-G59（加工中心）及G50（数控车）代码确定。

（4）夹原点：

装夹原点常见于带回转（或摆动）工作台的数控机床或加工中心。

其与机床参考点的偏移量可通过测量，存入CNC系统原点偏置寄存器中，供CNC系统原点偏移计算用。

（四）程序原点的设置与偏移：

现代CNC系统一般都要求机床进行完回零（ZERO）操作之后，才能启动。

当工件固定在机床上之后，程序原点与机床参考点的偏移量必须通过测量来确定，并将其存储到G54-G59原点偏移寄存器中。

例1：

以G92实现原点偏移：

N1G90绝对坐标编程，刀具位于机床参考点

N2G92X6Y6Z10将程序原点定义在（6，6，10）点处

……加工第一个零件

N5G00X0Y0快速回到程序原点

N6G92X16Y6Z5将程序原点定义在（16，6，5）点处

……加工第二个零件

N8G00X0Y0快速回到程序原点

例2：

以G54—G59实现原点偏移：

首先进行测量确定原点偏移量，然后在原点偏移寄存器中输入测量值：

G54：

X-10Y-5Z6；G55：

X-20Y5Z-30；G56X-40Y30Z10

N1G90G54加工第一个零件

…….

N3G55加工第二个零件

…….

N6G56加工第三个零件

注意：

在加工深度的确定上，可以通过修改原点偏置寄存器中Z坐标数值，来进行不同深度的加工，而无需修改程序。

五.绝对坐标编程与增量坐标编程

（1）绝对坐标编程：

刀具运动过程中所有的刀具位置坐标以一个固定的程序原点为基准，即刀具的运动位置坐标是指刀具相对于程序原点的坐标，在程序中用G90指

定，在西门子840D系统中，也可以用AC（）指令来确定，例如：

N10G0G17G54X=AC（10）Y=AC（40）

N20G0G90X50Y60

（2）增量坐标编程：

刀具运动的位置坐标是指刀具从当前位置到下一个位置之间的增量，在程序中用G91指定，在西门子840D系统中，也可以用IC（）指令来确定，例如：

N10G0G17G54X=AC（10）Y=AC（40）

N20G0X=IC（50）Y=IC（60）

N30G91X30Y20

需要注意的是：

绝对坐标编程与增量坐标编程在程序中是可以混合使用的，G90是系统默认的，而G91指令则不是系统默认的，只要输入G91代码，增量坐标就一直起作用，除非用用G90代码将其取消。

六、数控加工的刀具半径补偿

（一）铣削加工刀具半径补偿

（1）刀具半径补偿的目的：

刀具半径补偿概念的引入，确保编程时只需按工件实际轮廓进行编程，消除刀具半径对编程的影响并简化编程，而刀具的中心轨迹则由系统自动计算。

（2）刀具半径补偿的建立：

铣削加工刀具半径补偿分为刀具半径左补偿与刀具半径右补偿，分别用G41与G42代码建立，并用非零的D##号码选择正确的刀具半径偏置寄存器号。

刀具半径补偿功能只能在G00指令或G01指令中建立，并用G40代码在G00指令或G01指令中取消。

G41：

刀具半径左补偿：

沿刀具前进方向，刀具中心轨迹位于加工零件左侧。

G42：

刀具半径右补偿：

沿刀具前进方向，刀具中心轨迹位于加工零件右侧。

注：

刀具半径补偿的建立，与刀具前进方向有关。

例子：

N10G90G92X-10Y5：

定义程序原点，起刀点（10，-5）

N15G17G01G41X0Y0D1S30M03F100：

建立刀具半径左补偿，刀具半径偏置寄存器号为D1

…………：

定义零件轮廓

N30G01G40X-10Y5：

取消刀具半径补偿，返回程序原点

（3）刀具半径补偿功能的应用：

1刀具因磨损、重磨、换刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具半径偏置寄存器中输入变化后刀具直径，既方便又快捷。

2同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可以进行粗、精加工。

通过在刀具半径偏置寄存器中设置不同的数值可以进行粗、精加工。

（二）车削加工刀尖半径补偿：

对于车削数控加工，由于车刀的刀尖通常是一段半径很小的圆弧，而假设的刀尖点并不是刀刃圆弧上的一点，因此在车削锥面、倒角、圆弧时，可能会造成切削加工不足或切削过量。

在进行车削时，必须将假设的刀尖点的路径做适当的修正，使之切削加工出来的工件能获得正确尺寸，这种修正方法称为刀尖半径补偿（ToolNoseRadiusCompensation，简称TNRC）,车削加工刀尖半径补偿也分为左补偿和右补偿。

采

用刀尖半径补偿时，刀具运动轨迹指的不是刀尖，而是刀尖上刀刃圆弧的中心位置，这在程序原点设置时就需要考虑。

七、刀具长度补偿：

刀具长度补偿功能使刀具垂直于走刀平面偏移一个刀具长度修正

值，确保编程与刀具长度尺寸无关。

刀具长度补偿一般对于两坐标及三坐标联动

是有效的，而对于四坐标、五坐标联动的数控加工则无效。

对于数控铣床，刀具长度补偿指令由G43和G44实现，G43为刀具长度正补偿，

G44为刀具长度负补偿，分别表示离开工件及趋向工件的补偿，使用非零的Hnn

代码选择正确的刀具长度偏置寄存器，取消刀具长度补偿用G49指令。

举例：

在刀具长度偏置寄存器H01中存放刀具长度值为12mm，执行如下语句：

N10G01G43Z-15H01：

表明刀具端面实际运动到：

Z=（-15+12）=-3mm处

N20G01G44Z-15H01：

表明刀具端面实际运动到：

Z=（-15-12）=-27mm处

因此，在程序命令方式下，可以通过修改刀具长度偏置寄存器中的值而达到控制

切削深度的目的，而无须修改零件加工程序。

第二章西门子840D数控编程相关知识：

（一）常见编程指令

（1）快速定位指令G00：

刀具以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给定的目标位置。

该指令只用于快速定位，不能用于加工。

（2）直线插补G01：

刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线运动到指令给定的目标位置。

该指令为模态指令，所谓模态就是指该指令功能具有继承性，只要不出现其他指令，该指令会一直起作用。

注意：

G01指令与坐标平面选择无关。

（3）圆插补指令G02、G03：

刀具在各坐标平面内以一定的进给速度进行圆弧插补运动：

从圆弧的起点处，沿圆弧运动到指令给定的目标位置，加工出圆弧轮廓。

G02：

顺时针圆弧插补；G03：

逆时针圆弧插补，两者均为模态指令，而且与坐标平面选择有关，如下：

在G17平面内：

G02（G03）XYIJ

在G18平面内：

G02（G03）XZIK

在G19平面内：

G02（G03）YZJK

I,J,K圆弧插补参数，用以确定圆弧的中心点，定义为：

圆弧起点相对

于圆心的矢量值。

此外，也可以用CR来确定圆弧插补参数，CR值为正：

表示圆弧圆周角≤

180°；CR值为负表示圆弧圆周角＞180°

在G17平面内：

G02（G03）XYCR=

在G18平面内：

G02（G03）XYCR=

在G19平面内：

G02（G03）XYCR=

（4）平面选择指令：

G17：

XY平面；G18：

ZX平面；G19：

YZ平面

（5）可调零点偏置指令G54，G56，G55，G57：

需要在相应的零点偏置寄存器中设置对刀点数值