数控车床操作手册教材.docx

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数控车床操作手册教材

第一章概述

肯迈得CNC系统是一基于PC平台具开放式特点的数控系统。

它是由研制开发的、具有自主版权的性能优异的数控系统。

一、CNC系统的主要特点:

1.系统采用PC机作为控制核心，软硬件资源丰富。

2.性能价格比高，经济型的价格，中高档数控系统的功能。

3.用户界面菜单化，控制按键软件化，全汉化的界面结构，适合中国国情，形成中国人自己的高性能的CNC控制系统，便于修改,便于升级。

二、CNC系统的主要功能

1.菜单式操作

整个运行过程都有汉字信息提示，易学易用，用户只需通过简单培训即可操作使用。

2.多种方式输入用户加工零件的描述信息

·现场全屏编辑零件的加工指令代码

·RS232串口传送的加工指令代码

·用手动加工零件时，系统自动记录的刀具轨迹数据（录返）

3.示教功能

在进入切削前，系统在CRT上动态模拟显示刀具轨迹及坐标、加工干涉以检验程序的正确性。

4.自动运行功能

·启动，暂停，自动升、降速处理

·加工程序的循环执行

·主轴速度和进给速度的倍率调整

·加工时实时显示刀具轨迹及坐标、切削进程和加工干涉的状况

5.手动运行功能

·快速点动定位及定长进给

·录返、回零

6.立即执行功能

在此状态下能键入一行指令，立即分析、执行，使得操作灵活

方便。

7.参数设置和坐标系设定功能

能对加工指令，G00、G01、G02、G03的进给速度，显示比例和刀具比例，刀具和棒料的定义参数及刀具长度补偿等进行设定。

8.各种控制功能

·点定位、直线、圆弧等的插补功能

·螺纹加工功能

·刀架、主轴等I/O口管理功能

9.用户服务功能

·文件管理

·用户在线帮助、用户指南

三、车床CNC系统的结构及应用范围

1.系统结构

系统集控制器、驱动器、电源变压器于一体，便于调试，控制器可以根据用户要求分别与反应式步进、混和式步进、直流伺服、交流伺服驱动器及电机配套使用。

2.产品结构

分为车床数控系统和教学用数控车床编程模拟器

3.应用范围

与传统车床的数控配套及数控改造,应用于工业产品的加工，应用于机电一体化教学的数控车床和数控车床编程模拟器。

第二章编程

1.程序的书写形式：

程序的书写形式是零件加工程序单，程序的编写可以用系统菜单中的文件编辑功能或其它的文本编辑器,例如MS－DOS的EDIT命令等，以.nc作为后缀名进行文件存储。

例1：

给定的程序名TEST.NC

N0010G01U-100F300......A-->B

N0020W-200...............B-->C

N0030U100...............C-->D

N0040W200..................D-->A

N0050M02...................程序执行结束

　　　　　　图2-1

注：

程序是从当前刀尖位置开始以300mm/min的速度走一个矩形轨迹。

如上图2-1，程序的格式从例1中可略见一斑。

每个零件加工程序必须有一个以nc为后缀的程序名，

每一程序段由段号和若干个指令字组成。

段号可以相同，也可以不同。

但在循环、跳转、子程调用的段号必须唯一。

下面列出了所有可能出现的指令字的基本格式，见表2-1。

（程序段号视为特殊指令字）。

表2-1:

指令字的基本格式

名称

基本格式

主要含义

例

程序名

*.NC

不同加工程序的代号

EXP.NC

程序段号

N××××

程序段的顺序号

（最大为9999）

N0050

准备功能

G××

运动方式（直线、斜、圆弧等）

G01

坐标字

X××××.××或X－××××.××

Z××××.××或Z－××××.××

U××××.××或U－××××.××

W××××.××或W－××××.××

I××××.××或I－××××.××

K××××.××或K－××××.××

坐标轴运动指令，绝对尺寸（mm）。

坐标轴运动指令，增量尺寸（mm）。

圆弧圆心对圆弧起点的坐标值（mm）

’

X-100

U10.01

进给功能

F××××.××

进给速度（mm/min），螺纹导程（mm），延时（s）

F300.06

刀具功能

T××

选择刀具和是否带刀具补偿量

T10

辅助功能

M××

机床辅助动作

M03

重复次数或程序号段号

L××××

循环重复次数，指定工件号、程序跳转段号及子程序调用段号。

L03

L0101

2.坐标系统

系统采用标准坐标系统，即右手笛卡尔坐标系统，如图2-2，由图可见，刀具运动的正方向是工件与刀具距离增大的方向。

在使用绝对尺寸编程时，X值（X坐标值）和Z值（Z坐标值）指定了刀具运动终点

的坐标值。

在使用增量尺寸编程时，U值（沿X轴的增量）、W值（沿Z轴的增量）指定了刀具运动的距离，其正方向分别与X轴、Z轴正方向相

同。

在同一程序段内可同时采用绝对尺寸和增量尺寸，但必须依照正确的组合格式。

正确组合：

X、Z；U、W；X、W；U、Z等。

不正

确组合：

X、U；Z、W等。

图2-2

3.起始点、参考点、机械原点的定义

起始点（即刀具起始点）是程序启动时刀具的开始位置，为使刀尖正确地定位，需进行刀具偏置补偿。

刀具在起始点经过刀补后的刀尖位置为参考点（不考虑刀尖半径）。

坐标原点即工件坐标系原点。

本系统默认坐标原点和参考点重合。

机械原点为机床上的刀尖固定基准点。

使用G92（工件坐标系设定）指令可将坐标原点和参考点分离。

（具体请参见G92的功能说明）

4.直径编程

为了编程的方便，坐标系原点通常设定在工件的对称轴上，并且X、U值为直径量。

例如：

U-100.00是指刀具沿X轴负方向进给50毫米；X100是指刀具进给至工件直径100mm处。

5.编程指令说明

系统指令分为G功能和辅助功能（M、S、T）两大类。

具体请见功能明细表（表2-2,2-3）

表2-2：

G代码表

代码

功能

说明

模态

G00

快速点定位

F设定范围：

2000~6000mm/min（Z）

模态

G01

直线插补

F设定范围：

6~2000mm/min（Z）

模态

G02

顺时针方向圆弧插补

自动过象限。

F设定范围：

6~600mm/min（Z）

模态

G03

逆时针方向圆弧插补

自动过象限

模态

G04

程序延时

延时范围：

0.00~99.99秒

非模态

G22

程序循环

非模态

G23

矩形循环

模态

G26

X、Z轴同时回换刀点

非模态

G27

X轴返回换刀点

非模态

G29

Z轴返回换刀点

非模态

G32

英制螺纹切削

导程范围33.5~3牙／寸

模态

G33

公制螺纹切削

导程范围0.25~12mm

模态

G37

X向回机械原点

非模态

G39

Z向回机械原点

非模态

G36

X、Z向回机械原点

非模态

G80

循环注销

非模态

G92

建立工件坐标系

非模态

表2-3：

辅助功能M代码

代码

功能

代码

功能

M00

程序暂停

M97

程序跳转

M02

程序结束

M98

子程序调用

M03

主轴正转

M99

子程序返回

M04

主轴反转

M05

主轴停止

M07

冷却开

M08

冷却关

注：

T功能代码请见5-3.S功能可根据用户要求定制

5.1G功能代码

5.1.1工件坐标系设定指令G92（非模态）

该指令用于编程时浮动工件坐标原点,通常将坐标系原点设在主轴的

图2-3　　图2-4

轴线上，以方便编程,系统默认坐标原点起刀点和参考点重合。

例1：

（图2-3）N0010G92X250Z350

例2：

（图2-4）N0010G92X250Z10

在程序启动时，参考点、坐标原点和起始点重合，如果第一个程序段是G92指令，那么执行这一指令后，刀具并不运动，只是坐标原点与参考点分开，如图2-3和图2-4所示。

注意：

本指令要求坐标X值、Z值齐全，不可缺少，并且不能使用U、W值。

５.１.２快速定位指令G00（模态）

本指令可将刀具快速移动到所需位置上，一般作为空行程运动，既可是单坐标运动，又可是两坐标同时运动，程序格式如下：

例1：

N0020G00X100Z300

表示将刀具快速移动到X为100，Z为300的位置上，运动轨迹见图2-5。

例2：

N0040G00U－36.02

表示刀具向X轴负方向快速运动，实际位移18.01，运动轨迹见图2-7。

注：

（1）G00指令中如不给定速度，G00运行速度将以参数设定中设定值为默认值，设定的范围：

2000mm/min－6000mm/min（Z轴），X轴减半。

图2-5

（2）例1中,只有一个坐标值时，刀具将沿该方向运动；有两个坐标值时，对于X轴与Z轴的脉冲当量比为2：

1的情况，刀具将先以1：

1步数两坐标联动，然后单坐标运动（见图2-5）；对于X轴与Z轴的脉冲当量比为1：

1的情况，刀具将先以2：

1步数两坐标联动，然后单坐标运动。

图2-7

5.1.3直线插补指令G01

本指令可将刀具按给定速度沿直线移动到所需位置，一般作为切

图2-8图2-9

削加工运动指令，既可单坐标运动，又可两坐标同时插补运动。

程序格式如下：

例1：

N0060G01Z100F200

表示将刀具以每分钟200毫米的速度走到Z100的位置，运动轨迹见图2-8。

例1：

N0080G01U20.5W－40F150

表示刀具以每分钟150毫米的速度，插补到距起点（U20.5、W－40）的位置，运动轨迹见图2-9。

注：

（1）G01指令中应给出速度F值，速度范围为6－2000mm/min（Z

轴），X轴减半。

（2）只有一个坐标值时，刀具将沿该方向运动，有两个坐标值时，

刀具将按所给的终点坐标值做直线插补运动，见图2-9。

5.1.4圆弧插补指令G02、G03

图2-10图2-11

本指令可将刀具按所需圆弧运动，G02为顺圆弧，G03为逆圆弧，顺、逆方向设定见图2-10.2-11。

特别注意：

这里的方向设定与人们日常顺、逆时针方向相反。

本指令可自动过象限。

编制圆弧程序时，应确定圆弧终点位置，圆心位置。

如需编制图2-12所示ABC圆弧轨迹的程序，应明确圆弧终点位置为（X120、Z10）或（U60、W－90），圆心位置是以圆弧起点为原点，用（I、K）表示的圆心位置，这样图2-12中圆心位置应是（I60、K－40）。

确定了这两点，即可编程。

注：

（1）圆弧终点位置及圆心位置中所用的X、U、I值均采用直径

量编程。

（2）圆弧终点坐标计算误差应小于5个脉冲当量值。

（3）运行速度为6－600mm/min，（X轴减半）。

在未给定速度的情况下系统以参数设定中设定的速度运行（X轴减半）。

例1：

以绝对尺寸方式编制图12所示ABC圆弧程序。

程序如下：

N0100G02X120Z10I60K－40F300

顺圆弧圆弧终点坐标值圆心对圆弧起点位置运动速度

例2：

以增量方式编制图2-12所示圆弧程序。

程序如下：

N0100G02U60W－90I60K－40F300

注：

（1）以R编程编制程序时，必须给定终点和R值,R值为正

时表示由上述条件确定的圆ABC,为负时则为优圆AEC

（见图2-12）。

（2）走整圆时，将不能用R指令编制，例如G02U0W0

R100将被系统认为非法。

（3）圆弧加工程序中应使所加工圆弧的半径大于0.2mm。

图2-12

5.1.5程序延时指令G04

本指令给定所需延时的时间，当程序执行到本程序段时，系统按所给定的时间延时，不做任何其它动作，延时结束后再执行下一段程序。

例：

N0140G04F10.50

表示本段程序延时10.50秒。

注：

本指令中F表示时间，单位为秒，范围为0.01-9999.99秒。

5.1.6螺纹插补指令G32、G33

本指令用于加工标准公、英制直螺纹、锥螺纹、多头螺纹。

G32为英制螺纹，G33为公制螺纹。

在本指令中，必须采用增量尺寸方式编程，以F表示螺纹导程，单位为毫米或每寸牙数，F范围为：

0.25-12.00mm或331/2-3牙／寸，编程格式如下：

例1：

N016G33W－50F1.5

表示刀具沿Z轴负方向运行50毫米，加工导程为1.5毫米的右旋公制螺纹（主轴正转）。

图2-13

例2：

N0180G32W50F14

表示沿Z轴正方向运行50毫米，加工每寸14牙的英制左旋螺纹（主轴正转）。

例3：

按图2-13要求编制加工锥体螺纹程序。

加工锥螺纹，除了将长度用W值表示外，还需将锥螺纹终点处距起点的直径差值以U值表示，其它与直螺纹程序编制相同。

若以两刀车完螺纹，程序如下：

N0200G00X21

N0210G32U2W－32F14

N0220G00Z50

N0230X20

N0240G32U2W－32F14

N0250G00X40Z50

注：

（1）切削螺纹前，必须安排一道X向走步指令（G00或G01）用

来确定螺纹切削完毕后的退尾方向，即退尾方向与进刀方向

相反，否则程序出错。

例N0150G01U10F30

N0160G33W－50F1.5

其中，第N0150道程序指出了第N0160道程序的退尾方向是－U方向。

（2）英制螺纹的螺距以每寸牙数表示，小数点后的数值表示分数

牙数的分母值，如例2中每寸14牙表示为14。

（3）本系统螺纹加工具有自动退尾的功能，退尾的长度以直径量表示为两倍的导程再加2毫米，如导程为3毫米的螺纹，退尾量为8毫米（实际位移为4毫米），在加工程序中，退尾不需用程序写出，对于增量尺寸方式编程，应在下一道加工的

进给程序中将退尾量补上，纵向退尾为1.2mm，在螺纹长度内完成。

（4）螺纹加工需与主轴转速相适应，主轴转速过高会因系统响应跟不上而使螺纹破牙。

本系统推荐主轴转速应满足下式要求：

N<=1200/T-80

式中：

N－主轴转速（转／分）。

T－螺纹导程（毫米），英制螺纹将其换算成相应毫米数。

（5）螺纹加工指令执行时，刀尖起始点距工件切入点的距离需大于三至五倍螺纹导程，从而保证刀尖切入工件时电机已完成升速过程，不至于使螺纹破牙，加工多头螺纹时，在加工完一条螺纹后，加工第二条螺纹时的起刀点与上一条螺纹起刀点相距为：

导程/螺纹头数。

（6）加工多头螺纹程序编制见：

例：

加工双头导程为4mm的螺纹

N0010G00X20Z6起刀车螺纹时距切入点3倍导程

加工第一条螺纹

N0015G01X19（U-1）确保退尾方向为X正方向

N0020G33W-50F4

N0030G00Z6

N0040G00Z8向Z负方向进半个导程

加工第二条螺纹

N0050G00X20

N0060G01X19（U-1）确保退尾方向为X正方向

N0070G33W-50F4

.

.

.

N0200M02

5.1.7返回换刀点指令G26、G27、G29

本指令是将刀具返回换刀点。

其中G26指令用于X（U）、Z（W）两坐标均返回至换刀点，G27指令用于X（U）轴返回换刀点，G29用于Z（W）返回换刀点。

程序格式如下：

例1：

N0260G26

表示X（U）、Z（W）方向均返回到换刀点,先AD段后DC段。

例2：

N0280G27

表示X（U）方向返回到换刀点，走AD段。

例3：

N0300G29

表示Z（W）方向返回换刀点，走AB段。

注：

采用回换刀点指令时，以G00的速度运动。

换刀点应设置在远离工件的安全区域。

图2-15

5.1.8程序循环指令G22、G80

本指令用于零件加工中局部需反复加工动作的场合，如需多刀加工某较大的切削量，或多刀加工螺纹，程序格式如下：

例1：

N0320G22LXXXX

　N0330

　　.

　　.循环程序内容

　　.

　　N0390

　　N0400G80

注：

（1）程序循环指令从G22指令以下一段程序开始执行，到G80以

上一段程序为止结束一次循环，然后再返回到G22以下一段程序执行。

（2）循环次数以L表示，L后四位数（1－9999）表示循环次数。

如果L0000则程序跳过循环内容，向下执行。

L0007表示执行7次循环内容，以此类推。

（3）本指令可嵌套最多255层。

（见例2）

例1：

按图2-16所示轨迹要求编制。

程序如下：

N0420G22L0003

N0430G00U－20

N0440G01W－40F200

N0450G00U15

N0460W35

N0470G80

例2：

嵌套格式：

.

.

.

N0100G22Lxxxx

.

图2-16

N0200G22Lxxxx

嵌套循环体

N0300G80

.

.

N0400G80

.

.

.

注：

N0400和NO100之间的循环体为最外层循环体

N0300和NO200之间的循环体为嵌套循环体

5.1.9矩形循环指令G23

本指令用于加工相互垂直的两个相邻表面，运动轨迹为一矩形。

在每次进刀量不同时，如在后续段依次给出新的对角点参数，矩形的循环将依次执行。

例：

运动轨迹如图2-17所示，程序格式如下：

G23X30Z50F240

N0480矩形循环指令矩形轨迹起点的对角点速度

N0490G26

注：

（1）本指令可采用绝对尺寸（X、Z）或增量尺寸（U、W）编程。

（2）执行本指令时，矩形的AB,DA段，运行速度为G00设定的速

度，BC,CD段按指令中所给定F速度运行。

（3）无论对角点位置处于起点何方，本系统均先运行X（U）方向。

（4）X（U）、Z（W）所设定的矩形不能有某边长为零的情况出现。

图2-17

5.1.10自动回机械原点指令G37、G39、G36

本指令是将刀尖返回机械原点。

其中G37－X向回机械原点；

G39－Z向回机械原点；

G36－先X向回机械原点，再Z向回机械原点；

当程序执行到G36、G37、G39时，工作台便以高速度向X+（或Z+）向机械原点处的行程开关运动，当压下行程开关后，便以低速继续向前运行，直至行程开关释放，再以同样的低速反向靠向行程开关，直至行程开关再压下时，工作台停止运动即以此点为X向（或Z向）机械原点，并将当前坐标值变为参数设定中的X向（或Z向）设定的坐标值。

注：

执行回机械原点指令时必须用手动运行功能将工作台移至行程开

关负侧。

5.2辅助功能（M功能）

M指令可发出或接收多种信号，控制机床主轴的动作，M指令还用于其它辅助动作。

5.2.1程序暂停指令M00

本指令使程序暂时停止运行，以便操作者做其它工作，按下启动键后，程序可继续向下执行。

注：

程序暂停和暂停键的功能不同，区别在于前者适用于需要固定暂停的场合，后者为随机需要。

当在本系统中处于连续运行状态时，在程序插入M00指令，将使程序在运行到此处时使程序处于停止状态，继续按下F1键后方可启动程序的运行。

5.2.2程序结束指令M02

本指令表示某程序号程序结束。

5.2.3主轴正转指令M03

执行本指令，接口发生主轴正转信号，信号持续时间为0.4秒。

5.2.4主轴反转指令M04

执行本指令，接口发生主轴反转信号，信号持续时间为0.4秒。

5.2.5主轴停止指令M05

执行本指令，接口发出主轴停止信号，信号持续时间为0.4秒。

5.2.6程序跳转指令M97

本指令执行后即自动转到L指定的程序段顺序执行下去。

N0610M97L0670；跳到N0670段向下执行

N0620G00U－100

N0660G01U100

N0670G04F2

说明：

L指定本程序中的任意程序段号（不包括本指令所在程序段号）。

5.2.7子程序调用指令M98、子程序返回指令M99

指令M98执行后便调用由L指定的子程序，即转去执行子程序。

在子程序的最后一程序段应是子程序返回指令M99，程序执行到此即返回主程序继续执行。

例：

N0110M98L300

N0120G04F2

主程序：

N0150M98L300

N0160G01Z100F300

子程序：

N0300G03U0W－100I0K－50F600

N0310M99

注：

（1）程序在N0110处调用了N0300子程序，子程序执行后返回

到主程序N0120处继续执行。

当执行到N0150处又调用该

子程序，结束后再返回到N0160处继续执行主程序。

（2）L指定的子程序的程序段号必须在主程序之后。

5.3刀具功能（T功能）

加工一个零件往往需要用几把不同的刀具，而每把刀具在转至切削刀位时，其刀尖所处的位置并不相同，而系统要求在加工一个零件时，无论使用哪把刀具，其刀尖位置在切削前应处于同一点，否则零件加工程序很难编制，为使零件加工程序不受刀具安装位置给切削带来影响，本系统设置了刀具补偿功能。

（不考虑刀尖半径）

　换刀功能是采用绝对刀号自动换刀的，即通过编程设定，使在加工过程中自动控制换刀，允许四个刀位，系统完成换刀是通过检测四点刀位信号和发出刀架的转位信号实现的。

　代码形式：

Tab，b若设1－4号，a置0或为空格则表示刀架不带刀补换位；若a设1－4号，b置0则表示刀架带刀补换位。

　例1：

N0120T02（T2）

　执行本程序段时，绝对刀号刀架转至二号刀位，不执行刀补。

　例2：

N0120T20（T2）

执行本程序段时，假设上一把刀为三号刀位，参数设定中二号刀的补偿值为u2,w2　三号刀的补偿值为u3,w3,则工作台将沿X方向移动u3-u2的矢量长度沿Z方向移动w3-w2的矢量长度。

T功能明细表：

T1：

换第Ⅰ把刀（T01）

T2：

换第Ⅱ把刀（T02）

T3：

换第Ⅲ把刀（T03）

T4：

换第Ⅳ把刀（T04）

T10：

换第Ⅰ把刀，并进行刀具补偿

T20：

换第Ⅱ把刀，并进行刀具补偿

T30：

换第Ⅲ把刀，并进行刀具补偿

T40：

换第Ⅳ把刀，并进行刀具补偿

6.模态

所谓指令具备模态是指有些指令不仅在本程序段内有作用，而且在后继的程度段内仍保持作用，直到被适当的指令代替或中止为止，利用模态特性可以节省程序编制工作量。

例：

N0050G01X200.00