西门子840D编程学习资料

乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第1页 共 72 页 第一章 基本知识

1.1 机床运动方式 1.1.1 轴的运动方式 对于一般的铣削和钻削机床，轴的线性运动具有下列方式： a. 工作台的左/右运动 b. 工作台的上/下运动 c. 切削头的前/后运动

卧式铣削机床轴的线性运动与之非常相似，这些类型的机床经常配置附加的旋转工作台。 对于5轴机床，切削头也可以作旋转运动。

对于车床，刀具通常在两个方向的直线移动就能满足要求。 乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第2页 共 72 页 1.1.2 直线运动轴的命名

一般用字母X、Y、Z来命名各个线性运动轴的运动方向。 a. X轴：工作台的左/右运动 b. Y轴：工作台的前/后运动 c. Z轴：工作台的上/下运动 每一个线性运动轴相对应有一个旋转运动轴，旋转运动轴用下列字母表示：

a. A轴：围绕X轴的旋转运动 b. B轴：围绕Y轴的旋转运动 c. C轴：围绕Z轴的旋转运动 对于只有两个线性运动轴的车削机床用下列方法来描述刀具的运动： 刀具的横向运动通常叫作X轴，刀具的纵向运动通常叫作Z轴。

1.1.3 刀具的相对运动 铣削机床的加工无论是靠刀具的运动还是靠工作台的运动来满足加工要求。在数控加工技术中，通常假定刀具总是运动的。操作者不必考虑机床运动的具体执行方式。 这种假定方法也适用于其它不同类型机床的程序运行。

1.1.4 位置数据 机床运动可以通过编程使某一指定轴到达指定位置。 例如：X100 这表示工作台在X方向移动100mm，或者说是刀具相对于工件在X方向移动100mm。 也可以通过程序来实现多轴联动。 例如：X100 Y100 乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第3页 共 72 页 1.2 工件位置表示

1.2.1 机床坐标系 机床必须指定一个线性运动轴在相应方向运动的参考坐标系，以使机床或切削控制在指定位置成为可能。通常以字母X、Y、Z轴构成的直角坐标系来描述。 按照标准DIN 66217的规定，机床刀具运动用右手直角笛卡儿坐标系来描述，坐标系的交点叫零点或原点。 有时机床工作需要甚至必须用负的位置坐标数据，原点以左的位置坐标通过在坐标数据前冠以“—”号表示。

1.2.2 位置定义 为了定义一个位置，假定沿着坐标轴遵循一定的规则。那幺现在就可以用指定的坐标方向（X、Y、Z向）及三个资料描述坐标系上的每一点。原点坐标为X0、Y0、Z0。 例如： 为了达到简化的目的，我们在这个例子中只用坐标系的一个平面如XY平面来说明。图中的P1点至P4点用下列坐标值来表示： P1 X100 Y50 P2 X-50 Y100 P3 X-105 Y-115 P4 X70 Y-75

在铣削操作中，进给深度也必须描述出来，另外，我们需要定义第三坐标轴的值（在这种情况下是Z轴）。 例：图中的P1至P3点在这个例子中用下列坐标定义： P1 X10 Y45 Z-5 P2 X30 Y60 Z-20 P3 X45 Y20 Z-15

1.2.3 极坐标系 在坐标系中用点的坐标来定义点的方 乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第4页 共 72 页 法叫“笛卡儿坐标”。 这儿还有另外一种定义点的方法叫做“极坐标”。 无论是工件还是工件的一部分用半径和角度来测量的尺寸表示点的位置的方法叫做“极坐标”。 例如：图中的P1点至P2点用参考极点的坐标值来描述其位置。 P1：半径100角度30° P2：半径60角度75°

1.2.4 绝对坐标系 在绝对坐标系中，所有点的坐标都是参考坐标系原点而来的，适用于刀具的运动。它的含义为：用绝对坐标值描述的位置是刀具将要到达的位置。 例如：图中的P1点至P3点的绝对坐标为： P1 X20 Y35（相对于原点的坐标值） P2 X50 Y60（相对于原点的坐标值） P3 X50 Y60（相对于原点的坐标值） 1.2.5 相对坐标系 在加工图样中，经常用到相对坐标。它的尺寸不是参考坐标系的原点，而是参考工件上另外一点的坐标而得来的。 为了避免这类尺寸之间的转换，采用相对坐标来定义点的坐标就可以解决这一矛盾。 相对坐标是参考前一点的位置，适用于刀具的运动，它的含义是：用相对坐标值描述的是刀具移动的距离。 例如：图中的P1点至P3点的相对坐标是： P1 X20 Y35（相对于原点的坐标值） P2 X30 Y20（相对于P1点的坐标值） P3 X20 Y-35（相对于P2点的坐标值） 1.2.6 平面定义 一个平面用两个坐标轴来定义，第三个坐标轴垂直于这个平面，决定刀具进给的方 乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第5页 共 72 页 向。 在编程过程中，为了能计算刀具的偏移量而设定工作平面是必要的。这个平面和某种类型的循环编程及极坐标也有一定的联系。 工作平面在NC程序中用G17、G18、G19指令来定义。 工作平面 定义指令 进给方向 XY G17 Z ZX G18 Y YZ G19 X

1.3 坐标系统的设定 1.3.1 坐标系概述 我们应该区分下列坐标系： a. 机床坐标系 b. 基本坐标系 c. 零件坐标系 d. 当前零件坐标系 在机械运动学中，编程中常用到坐标系的转换。 注：本小节中关于特殊轴定义的说明见轴的类型一节。

1.3.2 机床坐标系 机床坐标系由机床实际存在的所有轴组成。 刀具和工作台改变的参考点在机床坐标系中被定义。 当机床坐标系用于编程（这在一些G功能的应用中是可能的）时，机床的物理轴直接用其地址。不允许参考于工作坐标系而得来。 机床坐标系的设定与机床的类型有关，坐标轴的方向遵循右手的“三手指规则”（根据标准DIN 66217）。 具体的做法是：站在机床前面，右手的中指指向机床主轴远离进给的方向，然后根据下面方法确定： a. 拇指指向+X方向 b. 食指指向+Y方向 c. 中指指向+Z方向 乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第6页 共 72 页 事实上，随着机床类型的不同，坐标系看起来也有很大区别。

1.3.3 基本坐标系 基本坐标系是一个“笛卡儿”坐标系，这个“笛卡儿”坐标系是机床坐标系经过运动转换后而得来的。 假设没有运动转换，则基本坐标系与机床坐标系的唯一区别是关于轴的指定上。 零点偏置、比例变换等都是在基本坐标系上完成的。 定义工件加工的工作区域的坐标也是参考基本坐标系指定的。

1.3.4 零件坐标系 零件的几何特征是在零件坐标系中描述的。换句话说，数控程序中的资料是参考零件坐标系确定的。 零件坐标系是一个“笛卡儿”坐标系并且标识于指定零件上的坐标系。

1.3.5 矩阵概念概述 矩阵概念是一个“笛卡儿”坐标系转换为另一个“笛卡儿”坐标系的自定义算术规则。 在一个矩阵中包含下列变换功能： a. 坐标系的零点偏置（平移） b. 坐标旋转 c. 坐标镜像 d. 比例变换 这些变换功能可以单独运用，也可以综合运用。

1.3.6 零件坐标系与机床轴的关系 零件坐标系的位置与基本坐标系（或机床坐标系）的关系通过矩阵变换编程来决定。 在NC程序中通过如G54等指令调出或激活零件坐标系。 乾亿精英学习班——西门子840D编程学习 （整理编排：曲凯）

第7页 共 72 页 1.3.7 当前工件坐标系 有时在一个程序中，工件需要重新定位和旋转、镜像或比例缩放而设置新的工件原点。 在工件坐标系中，矩阵变换编程常用于在一个合适的位置重新设置当前的工件原点以便于重新定位（旋转、镜像或比例缩放）。 在同一个程序中，允许设置若干个零点偏置。

1.4 轴的类型 1.4.1 主坐标轴（几何坐标轴） 主坐标轴定义一个右手坐标系，刀具在这个坐标系中通过编程实现运动。 在数控加工技术中，主坐标轴被称为几何轴。在这本编程手册中常用这种说法。 对于车削类机床，经常用到X轴和Z轴，有时也用到Y轴。 对于铣削类机床，经常用到X轴、Y轴、Z轴。

1.4.2 附加坐标轴 相对于几何轴而言，把没有一定几何关系的坐标轴定义为附加坐标轴。 例如：车床转塔刀架的位置轴U，尾座轴V。

1.4.3 第一主轴（主切削轴） 机床加工运动中起决定切削作用的主轴被称为第一主轴。这根主轴在机床数据中被称为主切削轴。根据规定，主切削轴与第一主轴的说法等效。 注：这种主轴的分配可以通过指令SETMS（主轴数字）（详见第5节中的有关说明）来改变。特定功能如螺纹切削运用这根主轴来完成。 指令：S或S0 1.4.4 辅助主轴 机床加工运动中起辅助切削作用的主轴被称为第一主轴。 指令：S1，S2，S3，S4