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
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HC-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究中心 武汉华中数控股份有限公司 2002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-212T)编程说明书 目 录 第一章概述. 1.1数控编程概述 12数控编程基本知识 l11 2.1机床坐标轴 122机床坐标系、机床零点和机床参考点… 123工件坐标系、程序原点和对刀点 第二章零件程序的结构. 21指令字的格式 22程序段的格式 23程序的一般结构 24程序的文件名 第三章HNC-21T的编程指令体系. 567788 3.1辅助功能M代码 3.1.1CNC内定的辅助功能 (1)程序暂停Mo0 (2)程序结束M02 (3)程序结束并返回到零件程序头M30 (4)子程序调用M98及从子程序返回M99 3.1.2PLC设定的辅助功能… (1)主轴控制指令M03、MO4、MO5 (2)冷却液打开、停止指令M07、MO9 3.2主轴功能S、进给功能F和刀具功能T 3.21主轴功能S 322进给速度F 323刀具功能(T机能) 33准备功能G代码. 331有关单位的设定 (1)尺寸单位选择G20,G21 14 (2)进给速度单位的设定G94、G95 332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 15
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 I 目 录 第一章 概述 ............................................ 1 1.1 数控编程概述............................................................................................1 1.2 数控编程基本知识.....................................................................................1 1.2.1 机床坐标轴............................................................................................................... 1 1.2.2 机床坐标系、机床零点和机床参考点................................................................... 3 1.2.3 工件坐标系、程序原点和对刀点........................................................................... 4 第二章 零件程序的结构 .................................. 5 2.1 指令字的格式............................................................................................5 2.2 程序段的格式............................................................................................6 2.3 程序的一般结构........................................................................................7 2.4 程序的文件名............................................................................................7 第三章 HNC-21T 的编程指令体系 .......................... 8 3.1 辅助功能 M 代码......................................................................................8 3.1.1 CNC 内定的辅助功能 .............................................................................................. 9 (1) 程序暂停 M00 ......................................................................................................... 9 (2) 程序结束 M02 ......................................................................................................... 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 .............................................................. 9 3.1.2 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 .................................................................. 11 3.2 主轴功能 S、进给功能 F 和刀具功能 T ............................................... 11 3.2.1 主轴功能 S ............................................................................................................. 11 3.2.2 进给速度 F ............................................................................................................. 12 3.2.3 刀具功能(T 机能) .................................................................................................. 12 3.3 准备功能 G 代码.....................................................................................13 3.3.1 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........................................................................ 15 3.3.2 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................................................................. 15
世纪星车床数控系统(HNC-212T)编程说明书 (2)工件坐标系设定G9 (3)零点偏置G54-G59 (4)直径方式和半径方式编程 3.3.3进给控制指令 (1)快速定位G00 (2)线性进给及倒角G01 (3)圆弧进给G02G03 (4)螺纹切削G32 3.34回参考点控制指令 (1)自动返回参考点G28 2)自动从参考点返回G29 3.3.5暂停指令G04 3.36恒线速度功能G96、G97 3.37简单循环 (1)内(外)径切削循环G80.… ★圆柱面内(外)径切削循环 ★园锥面内(外)径切削循环… 35 (2)端面切削循环G81 端平面切削循环… ★园锥端面切削循环 (3)螺纹切削循环G82..0 ★直螺纹切削循环 ★锥螺纹切削循环 338复合循环… 444 (1)内(外)径粗车复合循环G71 2)端面粗车复合循环G72. (3)闭环车削复合循环G73 (4)螺纹切削复合循环G76 (5)复合循环指令注意事项 3.39刀具补偿功能指令… 刀具偏置补偿和刀具磨损补偿.. (3)刀尖半径补偿G40,G41,G42 63
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 II (2) 工件坐标系设定 G92........................................................................................... 15 (3) 零点偏置 G54~G59.............................................................................................. 18 (4) 直径方式和半径方式编程................................................................................... 20 3.3.3 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....................................................................................................... 27 3. 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...................................................................................... 31 3.3.5 暂停指令 G04.......................................................................................................... 32 3.3.6 恒线速度功能 G96、G97....................................................................................... 32 3.3.7 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................................................................................ 41 3.3.8 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....................................................................................... 57 (5) 复合循环指令注意事项....................................................................................... 60 3.3.9 刀具补偿功能指令................................................................................................. 60 刀具偏置补偿和刀具磨损补偿 ................................................................................. 60 (3) 刀尖半径补偿 G40，G41，G42......................................................................... 63
世纪星车床数控系统(HNC-212T)编程说明书 3.39综合编程实例… 第一章概述. 1.1数控编程概述 12数控编程基本知识 12.1机床坐标轴 11113 122机床坐标系、机床零点和机床参考点 12.3工件坐标系、程序原点和对刀点 第二章零件程序的结构 2.1指令字的格式 22程序段的格式 23程序的一般结构… 677 24程序的文件名 第三章HC-21/22T数控系统的编程指令体系 3.1辅助功能M代码 3.1.1CNC内定的辅助功能 (1)程序暂停M00 (2)程序结束M02 (3)程序结束并返回到零件程序头M30 (4)子程序调用M98及从子程序返回M99 3.1.2PLC设定的辅助功能 (1)主轴控制指令M03、M04、MO (2)冷却液打开、停止指令M07、MO9 3.2主轴功能S、进给功能F和刀具功能T… uuu 3.21主轴功能S 3.22进给速度F 323刀具功能(T机能) 3.3准备功能G代码 3.31有关单位设定的G功能 (1)尺寸单位选择G20,G21 (2)进给速度单位的设定G94、G95 15 3.32有关坐标系和坐标的G功能 (1)绝对值编程G90与相对值编程G91 III
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 III 3.3.9 综合编程实例......................................................................................................... 64 第一章 概述 ............................................ 1 1.1 数控编程概述............................................................................................1 1.2 数控编程基本知识.....................................................................................1 1.2.1 机床坐标轴............................................................................................................... 1 1.2.2 机床坐标系、机床零点和机床参考点................................................................... 3 1.2.3 工件坐标系、程序原点和对刀点........................................................................... 4 第二章 零件程序的结构 .................................. 5 2.1 指令字的格式............................................................................................5 2.2 程序段的格式............................................................................................6 2.3 程序的一般结构........................................................................................7 2.4 程序的文件名............................................................................................7 第三章 HNC-21/22T 数控系统的编程指令体系 ............... 8 3.1 辅助功能 M 代码......................................................................................8 3.1.1 CNC 内定的辅助功能 .............................................................................................. 9 (1) 程序暂停 M00 ......................................................................................................... 9 (2) 程序结束 M02 ......................................................................................................... 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 .............................................................. 9 3.1.2 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 .................................................................. 11 3.2 主轴功能 S、进给功能 F 和刀具功能 T ............................................... 11 3.2.1 主轴功能 S ............................................................................................................. 11 3.2.2 进给速度 F ............................................................................................................. 12 3.2.3 刀具功能(T 机能) .................................................................................................. 12 3.3 准备功能 G 代码.....................................................................................13 3.3.1 有关单位设定的 G 功能......................................................................................... 14 (1) 尺寸单位选择 G20，G21.................................................................................... 14 (2) 进给速度单位的设定 G94、G95........................................................................ 15 3.3.2 有关坐标系和坐标的 G 功能................................................................................ 15 (1) 绝对值编程 G90 与相对值编程 G91.................................................................. 15
世纪星车床数控系统(HNC-212T)编程说明书 (2)坐标系设定G92… (3)坐标系选择G54-G59 (4)直接机床坐标系编程G53 (5)直径方式和半径方式编程 3.3.3进给控制指令 (1)快速定位G00 (2)线性进给及倒角G01 (3)圆弧进给G02/G0 4)螺纹切削G32 3.34回参考点控制指令 (1)自动返回参考点G28 (2)自动从参考点返回G29 335暂停指令G04 3.36恒线速度指令G96、G97 3.3.7简单循环 (1)内(外)径切削循环G80. ★圆柱面内(外)径切削循环.… ★园锥面内(外)径切削循环 (2)端面切削循环G81 ★端平面切削循环 ★园锥端面切削循环 (3)螺纹切削循环G82 直螺纹切削循环 ★锥螺纹切削循环.… 3.37复合循环 (1)内(外)径粗车复合循环G71 (2)端面粗车复合循环G72 (3)闭环车削复合循环G7 (4)螺纹切削复合循环G76 5)复合循环指令注意事项 3.3.8刀具补偿功能指令 刀具偏置补偿和刀具磨损补偿 IV
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 IV (2) 坐标系设定 G92................................................................................................... 16 (3) 坐标系选择 G54~G59.......................................................................................... 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................................................................................... 20 3.3.3 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....................................................................................................... 27 3. 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...................................................................................... 31 3.3.5 暂停指令 G04.......................................................................................................... 32 3.3.6 恒线速度指令 G96、G97...................................................................................... 32 3.3.7 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................................................................................ 41 3.3.7 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....................................................................................... 57 (5) 复合循环指令注意事项....................................................................................... 60 3.3.8 刀具补偿功能指令................................................................................................. 60 刀具偏置补偿和刀具磨损补偿 ................................................................................. 60
世纪星车床数控系统(HNC-212T)编程说明书 刀尖圆弧半径补偿G40,G41,G42 编程步骤 综合编程实例 68 34宏指令编程 70 3.4.1宏变量及常量 (1)宏变量 (2)常量 342运算符与表达式 (1)算术运算符 (2)条件运算符 (3)逻辑运算符 (4)函数 (5)表达式… 4444 3.4.3赋值语句 344条件判别语句IF,ELSE, ENDIE 34.5循环语句 WHILE,ENDW 附表1准备功能一览表 附表2直径编程注意条件.. 附录1HNC-21T车削循环宏程序 688飞 (1)车削循环指令的实现及子程序调用的参数传递 (2)车削循环指令的宏程序实现
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 V 刀尖圆弧半径补偿 G40，G41，G42........................................................................ 63 编程步骤 ..................................................................................................................... 67 综合编程实例.......................................... 68 3.4 宏指令编程..............................................................................................70 3.4.1 宏变量及常量......................................................................................................... 70 (1) 宏变量................................................................................................................... 70 (2) 常量....................................................................................................................... 73 3.4.2 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................................................................................................................... 74 3.4.3 赋值语句................................................................................................................. 74 3.4.4 条件判别语句 IF， ELSE，ENDIF ................................................................... 74 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.................................................................................... 83
世纪星车床数控系统(HNC-212T)编程说明书 第一章概述 本书针对INC-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。 12数控编程基本知识 121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121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。 +x+y+Z +A +B 图12.1机床坐标轴 围绕X,F,Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A,B,C表示, 根据右手螺旋定则,如图所示,以大姆指指向+,+,+方向 则食指、中指等的指向是圆周进给运动的+A,+B,+C方向
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 1 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。 +X +X +Y＇ +Z +Y +Z +Y +C +Z＇ +A +B +C +X +Y +Z +A +B +X＇ 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
纪星车床数控系统(HNC-212T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: +F=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122车床坐标轴及其方向
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 2 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
世纪星车床数控系统(HNC-212T)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,其程序及相应设置相同。 122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
世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)编程说明书 3 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