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1、数控技术培训系列教程世纪星车床数控系统HNC-21/22T编程说明书华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心武汉华中数控股份有限公司2001 年 11 月前言非常感谢您选用了本公司生产的 HNC-21/22 世纪星系列数控系统。本说明书详细介绍了数控编程基本知识、指令体系、各指令功能的特点、注意事项和宏指令编程方法，并配以大量典型编程实例和图例加以说明。既可作为世纪星车床数控系统产品说明书，也可作为数控编程的培训教材。在使用本产品前，请先仔细阅读本说明书，以达到最佳使用效果。请妥善保存说明书，并交最终使用者认真阅读。本说明书版权为武汉华中数控股份有限公司所有。华中科技大学国家数控系统工程技术研
2、究中心武汉华中数控股份有限公司2002 年 11 月世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书目录第一章 概述. 11.1 数控编程概述.11.2 数控编程基本知识.11.2.1 机床坐标轴. 11.2.2 机床坐标系、机床零点和机床参考点. 31.2.3 工件坐标系、程序原点和对刀点. 4第二章 零件程序的结构. 52.1 指令字的格式.52.2 程序段的格式.62.3 程序的一般结构.72.4 程序的文件名.7第三章 HNC-21T 的编程指令体系 . 83.1 辅助功能 M 代码 .83.1.1 CNC 内定的辅助功能 . 9(1) 程序暂停 M00 . 9(2) 程序结束 M
3、02 . 9(3) 程序结束并返回到零件程序头 M30 . 9(4) 子程序调用 M98 及从子程序返回 M99 . 93.1.2 PLC 设定的辅助功能 . 11(1) 主轴控制指令 M03、M04、M05. 11(2) 冷却液打开、停止指令 M07、M09 . 113.2 主轴功能 S、进给功能 F 和刀具功能 T . 113.2.1 主轴功能 S . 113.2.2 进给速度 F . 123.2.3 刀具功能(T 机能) . 123.3 准备功能 G 代码 . 133.3.1 有关单位的设定. 14(1) 尺寸单位选择 G20，G21. 14(2) 进给速度单位的设定 G94、G95.
4、153.3.2 有关坐标系和坐标的指令. 15(1) 绝对编程 G90 与增量编程 G91 指令 . 15I世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书(2) 坐标系设定 G92. 16(3) 坐标系选择 G54G59. 18(4) 直接机床坐标系编程 G53. 19(5) 直径方式和半径方式编程. 203.3.3 进给控制指令. 21(1) 快速定位 G00. 21(2) 线性进给及倒角 G01. 22(3) 圆弧进给 G02/G03. 25(4) 螺纹切削 G32. 273. 3.4 回参考点控制指令. 30(1) 自动返回参考点 G28. 30(2) 自动从参考点返回 G29 .
5、 313.3.5 暂停指令 G04. 323.3.6 恒线速度指令 G96、G97. 323.3.7 简单循环. 34(1) 内（外）径切削循环 G80. 34 圆柱面内（外）径切削循环 . 34 园锥面内（外）径切削循环 . 35(2) 端面切削循环 G81. 37 端平面切削循环 . 37园锥端面切削循环 . 38(3) 螺纹切削循环 G82. 40 直螺纹切削循环 . 40 锥螺纹切削循环 . 413.3.7 复合循环. 43(1) 内（外）径粗车复合循环 G71. 43(2) 端面粗车复合循环 G72. 50(3) 闭环车削复合循环 G73. 54(4) 螺纹切削复合循环 G76. 5
6、7(5) 复合循环指令注意事项. 603.3.8 刀具补偿功能指令. 60刀具偏置补偿和刀具磨损补偿 . 60IV世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书刀尖圆弧半径补偿 G40，G41，G42. 63编程步骤 . 67综合编程实例. 683.4 宏指令编程. 703.4.1 宏变量及常量. 70(1) 宏变量. 70(2) 常量. 733.4.2 运算符与表达式. 73(1) 算术运算符：. 73(2) 条件运算符. 73(3) 逻辑运算符. 74(4) 函数. 74(5) 表达式. 743.4.3 赋值语句. 743.4.4 条件判别语句 IF， ELSE，ENDIF . 74
7、3.4.5 循环语句 WHILE，ENDW . 74附表 1 准备功能一览表 . 76附表 2 直径编程注意条件 . 78附录 1 HNC-21T 车削循环宏程序 . 78(1) 车削循环指令的实现及子程序调用的参数传递 . 78(2) 车削循环指令的宏程序实现 . 83V世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书第一章 概述本书针对 HNC-21/22T 世纪星数控车床系统进行编程说明，其编程语言为广泛使用的 ISO 码。本章旨在对本说明书中提到的一些基本概念进行解释。1.1 数控编程概述零件程序是由数控装置专用编程语言书写的一系列指令组成的（应用得最广泛的是 ISO 码：国际标准
8、化组织规定的代码）。数控装置将零件程序转化为对机床的控制动作。最常使用的程序存储介质是磁盘和网络。1.2 数控编程基本知识1.2.1 机床坐标轴为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准，规定直线进给坐标轴用 X，Y，Z 表示，常称基本坐标轴。X，Y，Z 坐标轴的相互关系用右手定则决定，如图 1.2.1 所示，图中大姆指的指向为 X 轴的正方向，食指指向为 Y轴的正方向，中指指向为 Z 轴的正方向。+Y+X+Y+B+Z+X+X +Y +Z+C+A+Z+Y+A +B+C+X+Z图 1.2.1 机床坐标轴围绕 X，Y，Z 轴旋转的圆周进给坐标轴分别用 A，B，C 表
9、示，根据右手螺旋定则，如图所示，以大姆指指向+X，+Y，+Z 方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动的+A，+B，+C 方向。1世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。上述坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向。如果是工件移动则用加“”的字母表示，按相对运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：+X =-X, +Y =-Y, +Z =-Z，+A =-A, +B =-B, +C =-C同样两者运动的负方向也彼此相反。机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分
10、的布局，对车床而言：Z 轴与主轴轴线重合，沿着 Z 轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；X 轴垂直于 Z 轴，对应于转塔刀架的径向移动，沿着 X轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；Y 轴(通常是虚设的)与 X 轴和 Z 轴一起构成遵循右手定则的坐标系统。图 1.2.2车床坐标轴及其方向2世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书注：1、本说明书针对数控车床进行说明,其为 X、Z 两轴联动2、其中实例图形中坐标系情况如下:实线刀具代表上位刀架机床，其坐标系为：X 轴向上为正，Z轴向右为正；虚线刀具代表下位刀架机床，其坐标系为：X 轴向下为正，Z轴向右为正。两种刀架方向的机床，其程序
11、及相应设置相同。1.2.2 机床坐标系、机床零点和机床参考点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC 就建立起了机床坐标系。机床坐标轴的机械行程是由
12、最大和最小限位开关来限定的。机床坐标轴的有效行程范围是由软件限位来界定的，其值由制造商定义。机床零点（OM）、机床参考点（Om）、机床坐标轴的机械行程及有效行程的关系如图 1.2.3 所示。3世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书图 1.2.3机床零点 OM 和机床参考点 Om1.2.3 工件坐标系、程序原点和对刀点工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。一般情况
13、下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上。对车床编程而言，工件坐标系原点一般选在，工件轴线与工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交点上。对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。可以通过 CNC 将相对于程序原点的任意点的坐标转换为相对于机床零点的坐标。加工开始时要设置工件坐标系，用 G92 指令可建立工件坐标系；用 G54G59 及刀具指令可选择工件坐标系。4世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书第二章 零件程序的结构一个零件程序是一组被传送到数控装置中
14、去的指令和数据。一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。如图 2.1所示。程序%1000N01 G00 U50 W60N10 G01U100 W500 F150 S300 M03N.N200M30程序段指令字图 2.1 程序的结构2.1 指令字的格式一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字 G 代码）的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。在数控程序段中包含的主要指令字符如表 2.1 所示。5世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书表 2.1指
15、令字符一览表2.2 程序段的格式一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法，如图 2.2.1所示。6机 能地 址意 义零件程序号%程序编号：%14294967295程序段号N程序段编号：N04294967295准备机能G指令动作方式(直线、圆弧等) G00-99尺寸字X，Y，ZA，B，CU，V，W坐标轴的移动命令99999.999R圆弧的半径，固定循环的参数I，J，K圆心相对于起点的坐标，固定循环的参数进给速度F进给速度的指定 F024000主轴机能S主轴旋转速度的指定 S09999刀具机能T刀具编号的指定 T099辅助机能M机床侧开/关控制的指定
16、M099补偿号D刀具半径补偿号的指定 0099暂停P，X暂停时间的指定 秒程序号的指定P子程序号的指定 P14294967295重复次数L子程序的重复次数，固定循环的重复次数参数P, Q, R, U, W, I, K,C,A车削复合循环参数倒角控制C,R世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书程序段主轴功能字辅助功能字工艺功能字尺寸字准备功能程序段号图 2.2.1 程序段格式2.3 程序的一般结构一个零件程序必须包括起始符和结束符。一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行的，但书写程序时，建议按升序书写程序段号。华中世纪星数控装置 HNC-21T 的程序结
17、构：程序起始符：%(或 O)符，%(或 O)后跟程序号；程序结束：M02 或 M30；注释符：括号( )内或分号；后的内容为注释文字；2.4 程序的文件名CNC 装置可以装入许多程序文件，以磁盘文件的方式读写。文件名格式为(有别于 DOS 的其他文件名)：O(地址 O 后面必须有四位数字或字母)本系统通过调用文件名来调用程序，进行加工或编辑。7N.G.X.F.M.S.世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书第三章 HNC-21/22T 数控系统的编程指令体系3.1 辅助功能 M 代码辅助功能由地址字 M 和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开
18、关动作。M 功能有非模态 M 功能和模态 M 功能二种形式。非模态 M 功能 (当段有效代码) ：只在书写了该代码的程序段中有效；模态 M 功能(续效代码)：一组可相互注销的 M 功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。模态 M 功能组中包含一个缺省功能（见表 3.1），系统上电时将被初始化为该功能。另外，M 功能还可分为前作用 M 功能和后作用 M 功能二类。前作用 M 功能：在程序段编制的轴运动之前执行；后作用 M 功能：在程序段编制的轴运动之后执行。华中世纪星 HNC-21T 数控装置 M 指令功能如表 3.1 所示（记者为缺省值）：标表 3.1M 代码及功能其中：M00、M
19、02、M30、M98、M99 用于控制零件程序的走向，是 CNC 内定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说，与 PLC 程序无关；其余 M 代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由 CNC 内定，而是由 PLC 程序指定，所以有可能因机8代 码模态功 能 说 明代 码模态功 能 说 明M00非模态程序停止M03模态主轴正转起动M02非模态程序结束M04模态主轴反转起动M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止转动M06非模态换刀M98非模态调用子程序M07模态切削液打开M99非模态子程序结束M09模态切削液停止世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书床制造厂
20、不同而有差异(表内为标准 PLC 指定的功能)，请使用者参考机床说明书。3.1.1 CNC 内定的辅助功能(1) 程序暂停 M00当 CNC 执行到 M00 指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时，机床的进给停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键。M00 为非模态后作用 M 功能。(2) 程序结束 M02M02 一般放在主程序的最后一个程序段中。当 CNC 执行到 M02 指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。使用 M02 的程序结束后，若要重新执行该程序，就得重新调用该程序，或在自动加工子
