西门子840D编程讲义

四川信息职业技术学院

《西门子840D数控编程》

学期授课讲义

2009--2010学年第一学期

课程代码： 0431041 课程属性： 必修课 教育专业： 数控技术 任课教师： 侯方军 总学时/学分： 46/2.5 教研室主任签名：

系部主任签名：

教研室审批日期： 年 月 日

第一讲：基本概念

1、西门子系统简介：

常见系统有802S/C系统、802D系统、810D系统和840D系统。其中，西门子802S/C系统是西门子公司专门针对中国用户开发的一款系统。目前西门子系统在中国市场得到了广泛的应用，西门子840D更是以高端系统出现。

西门子系统与FANUC系统的比较 2、基本概念

2.1插补功能：指定刀具沿直线轨迹或圆弧轨迹移动的功能称为插补功能。 它属于准备功能，用G代码后跟若干位数字来表示。

2.2进给功能：用于指定刀具运动速度的功能。 单位为mm/min。用F指令

2.3参考点：一个固定的点，是机床生产商通过行程开关设定的一个特定位置。在数控操作中所谓的“回零”回的就是此点。 2.4机床原点（零点）：即机床坐标系的原点，也是一个固定点。它是机床制造商在制造、校正机床时设定的一个特殊位置。

2.5坐标系：在数控系统中提到共四个坐标系，即机床坐标系、机床参考坐标系、工件坐标系和编程坐标系。

数控系统中的坐标系均为右手笛卡尔坐标系，如图示：

2.5.1机床坐标系：是机床制造商在设计机床时设定的一个坐标系

2.5.2机床参考坐标系：是机床生产商通过行程开关设定的一个坐标系 2.5.3工件坐标系：为确定工件在机床中的准确位置而建立的一个坐标系，即后面所学到的可设定零点偏置确定的坐标系。

2.5.4编程坐标系：在程序编制过程中，在零件图纸上建立的坐标系 2.6主轴功能：用于确定主轴转速的功能，即S指令 主轴定位用SPOS=XX格式表示

2.7切削速度：切削工件时刀具与工件的相对速度称为切削速度v.

S=1000v/Πd

其中：

S：主轴转速 V：切削速度

D：刀具直径

例：假设用直径φ160mm的刀具，以100m/min的切削速度加工工件，试求其主轴转速？

2.8辅助功能：指令机床部件启停操作的功能。用M指令表示 2.9主程序和子程序：

2.10准备功能：用来控制刀具（或工作台）运动轨迹的机能。即G指令 2.11刀具长度与半径补偿功能：

2.12极坐标：以极点用圆周半径（极半径）和角度（极角）来表示工件的坐标的位置

2.13绝对尺寸、增量尺寸 即所谓的G90\\G91 2.14模态、非模态

用于说明指令的时效性，如果一个指令指定以后直到被同组的其他指令取代才失效，否则持续有效。这样的指令即为具有模态

第二讲：准备功能1

一、复习回顾：

提问：数控机床中的坐标系是一个什么样的坐标系？方向如何判断？数控机床中的坐标系有哪些？它们有什么异同？

二、新课：

1、西门子840D系统程序命名规则

a、前一个符号必须是字母或数字（或一个字符有下划线） b、其余符号可以是字母、数字及下划线 c、程序名最多有24个字符 d、字符间不允许使用分隔符 2、常见程序段格式

N…G….X…Y…Z…F…S…D…T…M… 说明：

N… 程序段号 G… 准备功能 X…Y…Z… 坐标终点 F… 进给速度 S… 主轴转速 D… 刀沿号 T… 刀具号 M… 辅助功能 3、平面选择指令

每两个坐标轴确定一个平面。第三个坐标轴始终垂直于该平面，并定义刀具进给深度（比如用于 2? D 加 工）。在编程时要求告知控制系统在哪一个平面上加工，从 而可以正确地计算刀具补偿。对于确定的圆弧编程方 式和极坐标系中，平面的定义同样很有必要。

指令格式：G17、G18、G19 G17: XY平面 G18: YZ平面

G19: ZX平面

4、G90/G91

指令作用：用于确定坐标输入方式 指令格式：

G90 绝对坐标输入 G91 增量坐标输入 指令应用：

绝对坐标： P1 为 X20 Y35 P2 为 X50 Y60 P3 为 X70 Y20

在相对尺寸系统中，点 P1到 P3的位置为： P1 为 X20 Y35 （以零点为基准） P2 为 X30 Y20 以 P1 为基准 P3 为 X20 Y-35 以 P2 为基准 5、可设定零点偏置 调用

编程举例

加工一个槽：刀具沿 X/Y方向从起始点向终点运行。同时在Z方向横向进给。

N10 G17 S400 M3 选择工作平面，主轴顺时针 N20 G0 X20 Y20 Z2 回到起始位置 N30 G1 Z-2 F40 刀具横向进给

N40 X80 Y80 Z-15 沿一条倾斜方向的直线运行 N50 G0 Z100 M30 空运转至刀具换刀 3、圆弧插补指令 编程：

G2/G3 X… Y… Z… I… J… K… G2/G3 AP=… RP=… G2/G3 X… Y… Z… CR=… G2/G3 AR=… I… J… K… G2/G3 AR=… X… Y… Z…

CIP X… Y… Z… I1=… J1=… K1=… CT X… Y… Z… 指令和参数说明

G2 顺时针方向沿圆弧轨迹运行 G3 逆时针方向沿圆弧轨迹运行 CIP 通过中间点进行圆弧插补 CT 切线过渡的圆弧

X Y Z 直角坐标系的终点

I J K 直角坐标系的圆弧圆心（在 X,Y,Z方向） AP= 极坐标的终点，这里指极角

RP= 极坐标的终点，这里指符合圆弧半径的极半径 CR= 圆弧半径 AR= 圆弧角

I1= J1= K1= 直角坐标的中间点（在 X,Y,Z方向）

功能

圆弧插补允许对整圆或圆弧进行加工。

操作顺序

工作平面说明

控制系统需要工作平面参数以确定圆弧旋转方向（G17至G19），G2顺时针方向/G3逆时针方向。最好是工作平面的普遍说明。

例外： 您也可以在选择的工作平面（不在圆弧角说明和螺旋线上）之外加工圆弧。在这种情况下，作为圆弧终点给出的轴地址将决定圆弧平面。

其它说明

G2/G3模态有效。

用圆心和终点进行圆弧编程 圆弧运动通过以下几点来描述： ? 在直角坐标 X,Y,Z中的终点和 ? 地址 I,J,K上的圆弧圆心 分别表示：

I: 圆弧中点在 X方向的坐标

J: 圆弧中点在 Y方向的坐标 K： 圆弧中点在 Z方向的坐标

如果圆弧以圆心编程，尽管没有终点，仍产生一个整圆。

绝对和增量尺寸的输入

默认的G90/G91 绝对或者增量坐标只对圆弧终点有效。中心点坐标 I,J,K通常以增量尺寸并参考圆弧起点输入。

您可以参考工件零点用以下程序编程绝对中心点： I=AC(…), J=AC(…), K=AC(…) 增量尺寸举例：

N10 G0 X67.5 Y80.211

N20 G3 X17.203 Y38.029 I–17.5 J–30.211 F500 绝对尺寸举例：

N10 G0 X67.5 Y80.211

N20 G3 X17.203 Y38.029 I=AC(50) J=AC(50)

一个插补参数 I,J,K的值如果是0就可以取消，但是第二个相关参数必须给出。

用半径和终点进行圆弧编程

圆弧运动通过以下几点来描述： ? 圆弧半径 CR= 和

? 在直角坐标 X,Y,Z中的终点

除了圆弧半径，您还必须用符号＋/－表示运行角度是否应该大于或者小于180°。正符可以不注明。

识别符表示：

CR=+?:角度小于或者等于 180°

CR=–?:角度大于 180° 举例：

N10 G0 X67.5 Y80.211

N20 G3 X17.203 Y38.029 CR=34.913 F500 在这种处理方式下您不一定要给出中点。整圆（运行角度 360°）不能用CR=来编程，而是通过圆弧终点和插补参数来编程。

用圆弧角和圆心或者终点进行圆弧编程 圆弧运动通过以下几点来描述： ? 圆弧角 AR= 和

? 在直角坐标 X,Y,Z中的终点或者 ? 地址 I,J,K上的圆弧中点

分别表示：

AR=:圆弧角，取值范围 0° 至 360° I,J,K的意义参见前面几页。

整圆（运行角度 360°）不能用 AR=来编程，而是通过圆弧终点和插补参数来编程。 举例：

N10 G0 X67.5 Y80.211

N20 G3 X17.203 Y38.029 AR=140.134 F500 或者

N20 G3 I–17.5 J–30.211 AR=140.134 F500

用极坐标进行圆弧编程

圆弧运动通过以下几点来描述： ? 极角 AP= ? 和极半径 RP=

在这种情况下，适用以下规定： 极点在圆心。

极半径和圆弧半径相符。 举例：

N10 G0 X67.5 Y80.211 N20 G111 X50 Y50

N30 G3 RP=34.913 AP=200.052 F500

编程举例

以下程序是圆弧编程举例。必需的尺寸在右边的加工图纸中。

N10 G0 G90 X133 Y44.48 S800 M3 回到起始点 N20 G17 G1 Z-5 F1000 刀具横向进给

N30 G2 X115 Y113.3 I-43 J25.52 用增量尺寸表示的圆弧终点，圆心 或者

N30 G2 X115 Y113.3 I=AC(90) J=AC(70) 用绝对尺寸表示的圆弧终点，圆心

补偿方向的更换

G41/G42, G42/G41可以无需中间的 G40编程。 编程举例

“传统”的方法如下：

刀具调用，刀具更换，工作平面接通和刀具半径补偿使用。

N10 G0 Z100 空运行，用于换刀 N20 G17 T1 M6 换刀

N30 G0 X0 Y0 Z1 M3 S300 D1 调用刀具补偿值，选择长度补偿 N40 Z-7 F500 刀具进给

N50 G41 X20 Y20 刀具半径补偿接通，刀具在轮廓的左侧加工 N60 Y40 铣削轮廓 N70 X40 Y70

N80 X80 Y50

N90 Y20 N100 X20

N110 G40 G0 Z100 M30 刀具空运行，程序结束 3.4 G40、G41、G42使用中的注意事项

a、刀具半径补偿的建立和取消必须在直线段上进行

b、刀具半径补偿的建立和取消必须在所确定的加工平面内 c、建立或取消的直线段长度不易过小

d、在数控铣削加工中，精加工通常采用顺铣左补偿 e、刀具补偿的建立和取消必须在零件外进行

第六讲：G33、G63等指令

一、复习回顾

1、在数控加工中，刀具补偿的种类有哪些？

2、在西门子系统中的D指令与FANUC系统中的D指令有什么异同？ 3、刀具半径补偿的三个阶段是什么？

4、为什么要进行刀具半径补偿？在进行刀具半径补偿时应注意什么问题？ 二、新课 1、G33指令

带恒定螺距的切削螺纹，G33

带纵向轴 Z和横向轴 X的车床编程举例 圆柱螺纹

G33 Z… K … SF=…* 圆锥螺纹

G33 X… Z… K… SF=…* G33 X… Z… I… SF=…* 平面螺纹

G33 X… I… SF=…*

* SF= 编制复式螺纹程序时才需要 (K 表示圆锥角 <45°) (I 表示圆锥角 >45°)

参数说明

X Z 直角坐标的终点

I K 螺纹螺距（在 X,Z方向）

SF== 起始点偏移，仅用于复式螺纹

圆柱螺纹

圆柱螺纹通过螺纹长度和螺纹螺距来描述。

螺纹长度用一个直角坐标 X，Y 或 Z以绝对尺寸增量尺寸来输入。在车床加工时要输入Z方向。进给加速或减速时，导入行程和导出行程必须要留有余量。

螺纹螺距在地址 I,J，K上输入，在车床上主要是用 K。 I 在 X方向的螺纹螺距 J 在 Y方向的螺纹螺距

K 在 Z方向的螺纹螺距

举例：K4表示每转4 mm 螺距 螺距值的范围：

0.001 至 2000.00 毫米/转分别表示：

圆锥螺纹

圆锥螺纹通过在纵向和平面方向的终点（圆锥轮廓）以及螺纹螺距来描述。

圆锥轮廓用直角坐标 X，Y，Z以绝对尺寸或增量尺寸输入，车床加工时优先在 X和Z方向。进给加速或减速时，导入行程和导出行程必须要留有余量。

地址 I,J,K上输入螺纹螺距。

I, J, K的含义参见圆柱螺纹。

螺距参数由圆锥角（从纵向轴到圆锥外侧计算）来决定。 圆锥角 <45°时:螺距在纵向，例如:K 圆锥角 >45°时:螺距在平面方向， 例如：I

螺距= 45°时，可以指定 I或 K。

起点偏移 SF – 加工复合螺纹

偏移螺纹切削通过确定 G33程序段中的起点偏移进行编程。

起点偏移在地址 SF=上被定义为绝对角度位置。相关的设置数据作相应的改变。 举例：SF=45

表示：起始偏移 45°

取值范围：0.0000 至 359.999 度

如果没有给出起始点偏移，那么使用在设置数据中确定的“螺纹起始角”。

右旋/左旋螺纹

按照主轴方向来设定右旋或左旋螺纹： M3:顺时针方向

M4:逆时针方向

还可以在地址 S下编程所希望达到的转速。

在用 G33 进行螺纹切削时，不能改变主轴转速倍率开关。（动态转速变化）。 进给倍率开关在 G33程序段中不起作用。 编程举例

用起点偏置 180°加工双圆柱螺纹。螺距为4

N10 G1 G54 X99 Z10 S500 F100 M3 零点偏置，回到起始点，打开主轴 N20 G33 Z-100 K4 圆柱螺纹：在 Z上的终点

N30 G0 X102 N40 G0 Z10 N50 G1 X99 回到起始位置

N60 G33 Z-100 K4 SF=180 第二次切削：起始点偏移 180° N70 G0 X110 刀具退出 N80 G0 Z10 程序结束 N90 M30 2、G63指令

带补偿夹具的攻丝，G63

编程：

G63 X… Y… Z… 参数说明

X Y Z 钻孔深度（终点，在直角坐标中给出）

功能

用 G63 可以带补偿夹具的攻丝。 夹具将补偿出现在轨迹中的任何偏差。 操作顺序 攻丝 编程

? 直角坐标中的钻孔深度 ? 主轴转速和主轴方向 ? 进给率

后退运行同样用G63来编程，但是主轴旋转方向相反。 进给速度

编程的进给率必须和转速与攻丝的螺纹螺距的比例相匹配。

公式：

进给率F （毫米/分钟） = 主轴转速 S （转/分钟）x 螺纹螺距（毫米/转） 用 G63把进给率和主轴转速倍率开关设置为 100%。 其它说明

G63模态有效。

在一个用 G63编程的程序段之后，最后编程的插补指令 G0，G1，G2会被再次激活。 编程举例

带补偿夹具的攻丝：

在此例中，要加工一个 M5攻螺纹。M5螺纹的螺距总计 0.8（表中已经规定）。 选择转速 200转/分钟时，进给率F为160毫米/分

N10 G1 X0 Y0 Z2 S200 F1000 M3 回到起始点，打开主轴 N20 G63 Z-50 F160 攻丝，钻孔深度 50 N30 G63 Z3 M4 回程，编程换向 N40 M30 程序结束钟。 3、G74指令 指令格式： G74 X0Y0Z0

说明：

G74为非模态指令，只能用于NC独立的程序段中。机床关机重启后，所有轴必须重新回参考点，此时可以利用G74自动返回到参考点方式。

4、G94、G95指令 功能：

用于进给速度单位变换 说明：

G94：直线进给率F G95：旋转进给率F 编程示例： N10 G94

N20 S300M3F120 N30 G95

N40 S300M3F0.2

第七讲：标准循环1

一、复习回顾

1、G33指令的作用？ 2、G63指令的作用？ 二、新课 1、引入

数控生产厂家为了方便编程人员编程，简化程序而特殊设计的。利用一条指令即可由数控自动控制完成一系列固定加工的循环动作

2、循环调用指令MCALL

MCALL为模态调用指令，用于调用所使用的固定循环 3、常用固定循环

4、钻削，定中心——CYCLE81

5、钻削——CYCLE82

5、深孔钻削——CYCLE83

6、攻丝，不带补偿衬套——CYCLE84

7、攻丝，带补偿衬套——CYCLE840

8、镗孔1——CYCLE85

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