第二单元数控铣削编程
第一节 SINUMERIK基本功能
一、零点偏置指令
1．坐标系的设定
SINUMERIK系统中设定工件坐标指令
一般分为：可设定零点偏置和可编程零点
图4-9 机床原点与工件原点的转换
偏置。可设定零点偏置采用G54～G57指
令，通过操作面板输入到的数据区；可编程零点偏置采用G58～G59指令，在程序中设定。
2．编程格式
（1）可设定零点偏置
调用指令：G54/G55/G56/G57或G505～G599
注销指令：G53或G500或SUPA
功能说明：参见表4-1。其中，指令G500可以注销所设置的零点偏置；指令G53或指令SUPA常用于可编程的程序段注销或可设定零点偏置的注销。
附加可设置的零点偏置G505～G599指令对于需要设置附加的零点偏置是非常有效的，这些指令可以创建多达100个零点偏置，是对G54～G57指令所设置的4个零件偏置的一个补充。
表4-1设定零点偏置指令说明
图4-10 多个坐标系转换
如果需要设置多个有效的零点偏置（如图4-10所示），图中设置4个工件坐标系，分别调用G54、G55、G56、G57、指令，工件的形状调用子程序L10，其程序指令如下：
N100 G54 LF 调用第一可设定零点偏置
N110 L10 LF 加工工件１
N120 G55 LF 调用第二可设定零点偏置
N130 L10 LF 加工工件２
N140 G56 LF 调用第三可设定零点偏置
N150 L10 LF 加工工件３
N160 G57 LF 调用第四可设定零点偏置
N170 L47 LF 加工工件４
N180 G500 G0 X～ Y～LF 取消可设定零点偏置
N190 M30 LF
（2）可编程零点偏置
编程格式：G58/G59 X～ Y～ Z～ A～
……
G58/G59 X0 Y0 Z0 A0
功能说明：X、Y、Z是以G54～G599设定的工件坐标系为基准，移动后的工件坐标系所对应轴的偏移值，A是工件坐标系在加工平面的旋转角度，如图4-11所示。
（a）不带旋转坐标系的可编程零点偏置（b）是带旋转坐标系的可编程零点偏置
图4-11 可编程零点偏置
原始状态：工件在G54位置，程序也是在原始状态下编写的，用L10来表示。
图（a）是不带旋转坐标系的可编程零点偏置（坐标平移），程序如下：
……
N10 G54 LF 建立工件坐标系（原始状态）
N20 G58 X29 Y28 LF （当前位置）工件坐标系平移到G58设定的位置N30 L10 LF 调用工件（原始状态）的子程序
N40 G58 X0 Y0 LF 回到（原始状态）G54设定工件坐标系
……
图（b）是带旋转坐标系的可编程零点偏置，程序如下：
……
G58 X29 Y28 A25 LF 工件坐标系平移到G58设定的位置，且逆
时针旋转25°
……
G58 X0 Y0 A0 LF 取消平移与与旋转
……
如果设置几个旋转，当前所设置的工件坐标系是以上一个工件坐标系为依据，如图4-12所示。程序如下：
N10 G54 LF
N20 G58 X18 Y18 A25 LF
N30 L10 LF
（N34 G58 X0 Y0 A0 LF N40 G58 X63 Y29A40 LF）N40 G58 X45 Y11A15 LF 坐标系平移到（63，29）处，并旋转
N50 L10 LF
N54 G58 X0 Y0 LF N60 G58 X-38 Y21 A15 LF 坐标系平移到（25，51）处，并旋转
N70 L10 LF
N80 G58 X0 Y0 A0 LF
图4-12 多个旋转坐标系的可编程零点偏置
二、G59：机床附件偏置
三、运动功能指令（CIP）
1．圆弧插补：CIP
（1）编程格式：
CIP X～ Y～ Z～ I1=～ J1=～ K1=～
说明：
CIP：通过中点进行圆弧插补；
I1=～J1=～K1=～：直角坐标系中的中点坐标。
指令CIP是一个模态指令，当采用绝对尺寸时，I1=～J1=～K1=～的尺寸应该以工件坐标系为基准；当采用增量尺寸时，I1=～J1=～K1=～的尺寸应该以圆弧的起始点坐标为基准。
指令CIP是一个模态指令，刀具运动的方向取决于圆弧起始点、中点、终点的顺序。
对于CIP编程的程序举例：
（2）程序实例
如图4-49所示，圆弧从A点开始，经过中间点M→到达终点B，试编写程序。
CIP X22.268 Y45.597 I1=IC(-35.747) J1=IC(-12.95) LF
四、螺旋线插补指令（G02/G03，TURN旋铣）
（作用：一边走圆弧，一边深度进给，刃长大于每圈下降的深度，不会成螺纹）1．指令格式：
G2/G3 X～Y～ Z～ I～ J～ K～ TURN=～
G2/G3 X～ Y～ Z～ CR=～ TURN=～
G2/G3 AR=～ I～ J～ K～ TURN=～
G2/G3 AR=～ X～ Y～ Z～ TURN=～
G2/G3 AP=～ RP=～ TURN=～
说明：TURN=～：螺旋圈数，其余参数说明参见圆弧插补指令。
图4-50 螺旋线应用举例
2．程序实例
如图4-50所示，加工螺旋线，程序如下：
……
N10 G17 G00 X27.5 Y32.99 Z5 LF 刀具到达起始点
N20 G17 G01 Z-5 F80 LF 刀具进给
N30 G03 X20 Y5 Z-20 I=AC(20) J=AC (20) TURN=2 LF
……
第二节 SINUMERIK 840D FRAME编程
一、 FRAME编程概述
1．定义
FRAME（构架），构架是用一个数学规则，常用于一个自定义坐标系的位置描述。这个自定义坐标系是通过对当前坐标系改变一个坐标或一个角度而设置的。
2．FRAME编程作用
以坐标系的变换为例，在加工
图4-52 坐标系变换
倾斜轮廓时，一种方法是用适当的工艺装备，使工件平行于机床坐标轴；另一种方法是建立一个适当的工件定位坐标系，这个坐标系可以通过构架编程进行移动或旋转，这样可以移动零点到工件的任何位置，如图4-52所示。
3．FRAME编程指令组成
一个FRAME构架（可编程指令）可以由下列指令组成：
平移功能：TRANS, ATRANS；
旋转功能：ROT, AROT；
比例功能：SCALE, ASCALE；
镜像功能：MIRROR，AMIRROR；
可设置指令是用G54～G57指令调用零点偏置。偏置值通过控制系统中存储器中预定义。
可编程指令（TRANS,ROT,……）在当前的NC程序段中有效，其参考的基准为可设置指令所指定的零点。TRANS、ROT、SCALE和MIRROR 属于绝对方式；ATRANS、AROT、ASCALE和AMIRROR属于增量方式。
二、TRANS/ATRANS编程
1．编程格式：
TRANS X～Y～Z～
ATRANS X～Y～Z～
说明：TRANS是参考G54～G599设置的有效的工件零点，如图4-53所示。
ATRANS 是参考可编程零点增量移动，如图4-54所示。
X Y Z：在指定轴方向上的偏置值。
图4-53坐标系平移图4-54坐标系平移
2．程序实例
如图4-55所示。加工4个形状完全相同而位置不同的凸台。将加工
调
N30 TRANS X10 Y6 LF 绝对平移
N40 L50 LF （调用原始状态的程序L50）加工工件1
N60 TRANS X50 Y6 LF 绝对平移
N70 L50 LF 加工工件2
N80 TRANS X50 Y30 LF 绝对平移
N90 L50 LF 加工工件3
N100 TRANS X10 Y30 LF 绝对平移
N110 L50 LF 加工工件4
……
如果采用ATRANS指令，则N60到N110可以改写为如下格式：
N60 ATRANS X40 Y0 LF 增量平移
N70 L50 LF 加工工件2
N80 ATRANS X0 Y24 LF 增量平移
N90 L50 LF 加工工件3
N100 ATRANS X-40 Y0 LF 增量平移
N110 L50 LF 加工工件4
三、 ROT/AROT编程
1．编程格式：
ROT X～Y～Z～
ROT RPL=～
AROT X～Y～Z～
AROT RPL=～
说明：ROT是参考G54～G599设置的有效的工件零点绝对旋转。
AROT是参考可编程零点增量旋转。
采用X、Y、Z方式属于空间旋转，X、Y、Z表示围绕旋转的几何轴，后面的值为旋转的角度。
平面内的坐标系旋转相对来说比较简单，而对于空坐标系的空间旋转，可能一次旋转不能达到要求，有的时候需要多次旋转，还需要坐标系的平移配合才能实现，如图4-58所示，加工位置从立式变成了卧式。程序如下：
图4-58坐标系空间内旋转
……
N10 G17 G54 LF 选择工作平面X/Y，确定加工零点N20 L50 LF 子程序调用
N30 TRANS X～Z-～LF 绝对平移
N40 AROT Y90 LF 绕Y轴坐标系旋转
N50 AROT Z90 LF 绕Z轴坐标系旋转
N60 L50 LF 子程序调用
……
2．程序实例
图4-59 坐标系平移举例图4-60 坐标系平移举例
①平面旋转，如图4-59所示，子程序名字为L10。
程序如下：
……
N10 G17 G54 LF 选择工作平面X/Y，定义工件零点
N20 TRANS X20 Y10 LF 绝对平移
N30 L10 LF 子程序调用
N40 TRANS X55 Y35 LF 绝对平移
N50 AROT RPL=45 LF 坐标系增量旋转45°
N60 L10 LF 子程序调用
N70 TRANS X20 Y40 LF 绝对平移
N80 AROT RPL=15 LF 坐标系增量旋转15°
N90 L10 LF 子程序调用
……
②空间旋转，如图4-60所示。
分析：工件表面在一个设置的加工坐标系中平行于一个坐标轴，与另一个坐标轴成一角度。
先决条件：在旋转的Z方向，刀具必须垂直于倾斜表面。
程序如下：
……
N10 G17 G54 LF 选择工作平面X/Y，工件零点
N20 TRANS X10 Y10 LF 绝对平移
N30 L10 LF 子程序调用
N40 ATRANS X35 LF 增量平移
N50 AROT Y30 LF 关于Y轴旋转
N60 ATRANS X5 LF 增量平移
N70 L10 LF 子程序调用
……
四、 SCALE/ASCALE编程
1．编程格式：
SCALE X～Y～Z～
ASCALE X～Y～Z～
说明：SCALE是参考G54～G599设置的有效坐标系绝对放大、缩小。
ATRANS 是参考可编程坐标系增量放大、缩小。
X、Y、Z：指定轴方向上的比例因子。
如图4-61所示，该指令可以编制相同形状、不同尺寸的零件的加工程序。有的时候，为了方便程序的编写，坐标系的平移、旋转和比例配合应用十分必要，如图4-62所示。
2．程序实例
如图4-63所示，两个零件形状相似，但尺寸与方向不同。型腔的加工程序存储在一个子程序当中，子程序名字为L80，小的零件为大的零件0.65倍。
图4-63 比例缩放举例
程序如下：
……
N10 G17 G54 LF 选择工作平面X/Y，工件零点
N20 TRANS X15 Y15 LF 绝对平移
N30 L80 LF 加工大型腔
N40 TRANS X40 Y20 LF 绝对平移
N50 AROT RPL=35 LF 工件平面旋转35°
N60 ASCALE X0.65 Y0.65 LF 小型腔的比例因子
N70 L80 LF 加工小型腔
……
五、 MIRROR/AMIRROR 编程
1．指令格式
MIRROR X0 Y0 Z0 AMIRROR X0 Y0 Z0
说明：MIRROR 是参考G54～G599指令设置的有效的坐标系绝对镜像；AMIRROR 是参考可编程坐标系增量镜像。
X Y Z ：镜像变换的坐标轴。如图4-64所示，在G17定义的坐标平面XY 中，关于Y 轴的镜像需要改变X 轴的方向，用MIRROR X0编程；关于X 轴的镜像需要改变Y 轴的方向，用MIRROR Y0编程；关于原点的镜像，用
MIRROR X0 Y0编程；直接用MIRROR 指令表示注销镜像。
2．程序实例
如图4-65所示，轮廓中的一个轮廓用子程序编程，子程序名字为L50，另外三个轮廓用一个镜像操作指令完成。工件零点位于这些轮廓的中心。
程序如下：
图4-65镜像举例
……
N10 G17 G54 LF 选定工作平面X/Y ，调用工件零点 N20 L50 LF 加工第一个轮廓
N30 MIRROR X0 LF 关于过Y 轴且垂直于XY 平面的平面的镜像 N40 L50 LF 加工第二个轮廓 N50 AMIRROR Y0 LF X 轴镜像
图4-64镜像
N60 L50 LF 加工第三个轮廓，左下角N70 MIRROR Y0 LF X轴镜像
N80 L510 LF 加工第四个轮廓
N90 MIRROR LF 注销镜像
……
第三节 SINUMERIK 840D R参数及子程序
一、 R参数及子程序概述
1．R参数
R参数的定义、特点等在前面已经做了详细的阐述，SINUMERIK 840D允许用户编程使用的是R0～R99，其余参数为其内部或其他使用，用户编程不能使用。
SINUMERIK 840D数控系统中所有R参数运算直接通过数学函数直接实现，可以避免@方式编程的不易理解。
（1）R参数运算
N10 R1=R1+1 R1+1赋值给R1；计数器
N20 R1=R2+R3 R4=R5-R6 R7=R8*R9 R10=R11/R12
N30 R13=SIN(75)
N40 R14=R1*R2+R3 先乘、除运算，后加、减运算
N50 R14=R3+R2*R1；
N60 R15=SQRT(R1*R1+R2*R2) 求平方根。
（2）R参数轴值分配
N10 G1 G91 X=R1 Z=R2 F300
N20 Z=R3
N30 X=-R4
N40 Z=-R5
2．子程序
（1）SINUMERIK 840D子程序格式
SINUMERIK 840C子程序格式如下：
××××.SPF
……
M17/M02/M30/RET
××××是子程序名，与主程序一样，只是子程序的类型为SPF。
（2）SINUMERIK 840D子程序调用
×××× P～
或L×××× P～
××××或L××××表示调用的子程序名，P～表示调用的次数，范围是1-9999，当次数位1次时，可以省略。
N60 R18=R6+R8 R19=R7+R11 LF 计算起点S的X、Y的坐标
N70 R1=R1-2*R5 R2=R2-2*R5 LF 计算矩形水平方向、垂直方向的直线长度N80 G00 X=R18 Y=R19 LF
N90 G01 Z=-R4 F100 LF
N100 G91 G01 Y=-R12 LF
N110 G02 X=-R10 Y=-R10 CR=R10 LF
N120 G01 X=-R1 LF
N130 G02 X=-R10 Y=R10 CR=R10 LF
N140 G01 Y=R2 LF
N150 G02 X=R10 Y=R10 CR=R10 LF
N160 G01 X=R1 LF
N170 G02 X=R10 Y=-R10 CR=R10 LF
N180 G90 G00 Z=R4 LF
N190 M17 LF
主程序：JUXING1.MPF
N10 G53 G00 G90 Z0 DO M5 LF
N20 T1 LF
N30 G54 G00 X0 Y0 S800 M03 LF
N40 G00 Z5 D1 M08 LF
N50 R1=40 R2=30 R3=2.5 R4=6 R5=10 R6=50 R7=90 LF 赋初值
N60 JUXING2 LF 加工大轮廓N70 R1=30 R2=15 R3=2 R4=5 R5=5 R6=100 R7=25 LF 赋初值
N80 JUXING2 LF 加工小轮廓N90 G00 X0 Y0 LF
N100 G00 G53 Z0 D0 LF
N110 M30 LF
第四节固定循环功能指令
在SINUMERIK 840C数控系统中，固定循环指令的孔深、R参考平面、起始平面
该指令属于浅孔的钻削加工固定循环。DP
或DPR定义孔深，二者选一。
3．应用举例
如图4-68所示，钻削三个孔。
程序如下：
KONG.MPF
N10 G90 G00 F100 S500 M03 LF
N20 D1 T1 Z110 LF
图4-68 CYCLE81应用举例N30 MCALL CYCLE81（110,100,2,35） LF
N40 X90 Y30 LF
N50 X40 Y30 LF
N60 X40 Y120 LF
N70 MCALL LF
N80 M30 LF
也可以将N30句改为：
N30 MCALL CYCLE81（110,100,2, ,65）LF
二、钻削循环CYCLE82
1．程序格式
CYCLE82 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR，DTB)
2.参数及功能说明:
DTB：孔底暂停时间,其余参数参见CYCLE81。
该指令属于沉孔（锪孔）的钻削加工固定循环。
三、钻削循环CYCLE83
VARI：加工方式：1-排屑，0-断屑
该指令属于钻孔的钻削加工固定循环。FDEP 或FDPR 定义第一次钻削深度，二者选一。
3．应用举例 如图4-70所示。 程序如下： SHENKONG.MPF
N10 G90 G00 F60 S600 M03 LF N20 D1 T1 Z155 LF N30 X80 Y120 LF
N40 CYCLE83 (155, 150, 1, 5, , 100, , 20, , , , 1) LF
N50 X80 Y60 LF
N60 CYCLE83 (155, 150, 1, , 145, ,50, 20, 1, , 0.8, 1) LF N70 M30 LF
四、 刚性攻丝CYCLE84
1．程序格式
CYCLE84 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, SDAC, MPIT, PIT, POSS, SST, SST1) 2.参数说明
如图4-71所示，图中各参数含义如下： RTP ：返回平面（绝对值） RFP ：参考平面（绝对值） SDIS ：安全距离（无符号数） DP ：攻丝深度（绝对值）
DPR ：相对参考平面的攻丝深度（无符号数） DTB ：螺纹底部停留时间
SDAC ：循环结束后的旋转方向。取值：3，4或5
MPIT ：用螺纹规格表示螺距。取值范围：3（M3）～48（M48） PIT ：用螺纹尺寸表示螺距。取值范围：0.001～2000.00mm POSS ：攻丝循环中主轴的初始位置。（用角度表示） SST ：攻丝速度（主轴转速） SST1：退刀速度（主轴转速）
图4-70 CYCLE83应用举例
4-72 CYCLE84应用举例
3．应用举例
如图4-72所示。
程序如下：
LUOWEN.MPF
N10 G90 G00 S500 M03 LF
N20 D2 T2 Z40 LF
N40 G00 X30 Y35 LF
N30 CYCLE84 (40, 36, 2, 3, , , 3, 8,, 90, 200, 500) LF
N40 M30 LF
五、镗孔循环CYCLE85-CYCLE89
1．CYCLE85
（1）程序格式
CYCLE85 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, FFR, RFF)
（2）参数说明
如图4-73所示，图中各参数含义如下：
RTP：返回平面（绝对值）
RFP：参考平面（绝对值）
SDIS：安全距离（无符号数）
DP：镗孔深度（绝对值）
DPR：相对参考平面的镗孔深度（无符号数）
DTB：在一定镗深下的暂停时间（断屑）
FFR：进给速度
RFF：退刀速度
（3）应用举例
如图4-74所示。