1、第一章 XK712A 数控铣床概述11 机床的主要组成部分XK712A 数控铣床主要由数控系统、机械本体和电器三大部分组成，其中数控系统采用国内生产的 WA-21DM 系统，该系统是基于微处理器 D70208H 的高性能普及型铣床数控系统，具有普及型数控系统应有的大多数功能，如手轮、图形跟踪和模拟量输出、内置固定式 PLC 等。12 主要规格参数1、脉冲当量：X：0.001 Y ：0.001 Z：0.0012、工作台面积（长宽）：6002103、工作台纵向行程：3204、工作台横向行程：2205、主轴端面至工作台面距离：40-340mm6、主电机功率：1.5KW；转速：100-4500r/mi
2、n7、最大快进速度可程式输入：4000/min8、进给速度：7.93000/min9、数控系统名称：21DM 网络版10、数控系统控制精度：X、 Y、Z 最小设定值为 0.00511、数控系统联动轴数：三轴联动12、最小输入单位：0.00513、最大指令值：9999.9914、加工程序储存量：128KB15、机床外型尺寸（长宽高）：100010001700121 主要规格脉冲当量： X ：0.001mm ； Y ：0.001mm； Z ：0.001mm ；控制 /联动轴数； 3/3编程范围： -99999.999 + 99999.999mm快速进度： 60000mm/min(0.001 当量)
3、程序容量： 电子盘 128K 字节，可存储 30 个程序插 补： 直线，圆弧， （螺纹）122 系统资源显示：采用日本夏普公司 6”液晶屏，320 x 240 点阵输入信号： 24 路开关量，光电隔离1 路手轮接口：x 1, x 10, x100 倍率（差分输入）输出信号：17 路开关量，其中 12 路继电器功率驱动输出，5 路继电器触点输出 1 路 8 位模拟量输出，0 5V 或 0 10V串行口：RS232 异步串行口 13 坐标系规定在数控机床上加工零件时，刀具与零件的相对运动，必须在确定的坐标系中才能按规定的程序进行加工。为了便于编程时描述机床的运动，简化程序的编制方法，保证记录数据的
4、互换性，数控机床的坐标和运动方向均已标准化。原机械工业部于 1982 年颁布了JB3051-82 数字控制机床坐标和运动方向的命名标准，其命名原则和规定如下：131 相对于静止的工件而运动的原则。这一原则是为了编程人员能够在不知道是刀具移近工件，还是工件移近刀具的情况下，就能够依据零件图纸，确定机床的加工过程。132 标准坐标系的规定标准坐标系是一个右手直角坐标系。如右图 1-1：这个坐标系的各个坐标轴与机床主要导轨相平行。133 机床上坐标轴正方向的规定机床某一轴的正方向，是增大刀具和工件距离的方向。具体说明如下：1331 Z 轴 图 1-1 坐标系示意图标准坐标系统中，平行于机床主要主轴的
5、轴为 Z 轴。铣床上，主轴为带动工件旋转的轴。从工件到刀架的方向定为 Z 轴正向。1332 X 轴一般情况下，X 轴应为水平方向。刀具旋转的机床Z 轴为水平：朝 Z 轴负方向看时， X 轴正向应指向右方。Z 轴为垂直，单立柱机床：从机床的前面向立柱看时，X 轴正向应指向右方。Z 轴垂直，龙门式机床：从主要主轴向左手立柱看时，X 轴正向应指向右方。1333 Y 轴Y 轴正向应由右手坐标系确定。124 机床零点（参考点）和编程零点机床坐标系原点也称机械零点、参考点、机械原点，它在机床上位置由机床制造商确定的。工件坐标系原点（也称编程零点、程序原点）位置是任意设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定
6、。它是相对于机械零点的另一个坐标系。工作原点不同，即使刀尖在机床上处于同一绝对位置，其坐标值也不同。为了保证加工中刀尖坐标的唯一性，必须确定程序原点。 第二章 编 程21 程序段格式所谓程序段格式，是指程序书写规则，它包括数控机床要执行的功能和执行该功能所需的参数，一个零件加工程序是由若干程序段组成，每个程序段又由不同的功能字组成，21DM 数控系统常用的功能字如下：机能 地址 范围 意义程序号 P、N 0199 指定程序号，子程序号顺序段号 N 099999 程序段号准备机能 G 0099 指令动作方式坐标字 X、Y、Z、I 、J、K、R0.00199999.999 运动指令坐标、圆心坐标、
7、螺距、半径、延时时间进给速度 F 160000mm/min 进给速度指令主轴机能 S 最大值由参数设定 主轴转速指令刀具机能 T 110 刀具指令辅助机能 M 099 辅助指令数控系统不要求每个程序段都具有上面这些指令，但在每个程序中，指令要遵照一定格式来排列。每个功能字在不同的程序段中可能有不同的含义，详见具体指令。21DM 数控系统采用可变程序段格式，所谓可变程序段格式就是程序段的长度随字数和字长的变化而改变。一个程序段由多个程序字组成。程序字通常由地址字和地址字后的数字和符号组成，例如：这种程序字格式，以地址功能字为首，后跟一串数字组成，若干个字构成一个程序段。在上一程序已写明而本程序段
8、里不发生改变的那些字仍然有效，可以不再重写。尺寸字中，可只写有效数字，不规定每个字要写满固定数。例如：N0420 G03 X70 Y-40 I0 J-20 F100上段程序中 N、G 、X、Y、I、J、F 均为地址功能字N 程序段号G03 准备功能，也可写成 G3X Y I J 坐标地址F 进给量“一” 表示符号03、70、-40、0、 -20、100 为数据字在程序段中，表示地址功能的英文字母可以分为尺寸字地址和非尺寸字地址尺寸字地址用以下字母表示：X 、Y 、Z、I、J、K、R非尺寸字地址用以下字母表示：N 、S 、T、G 、F、M、P一个完整的程序由程序名、程序段号和相应的符号组成，请看
9、如下程序：程序名：P12N0010 G00 Z2N0020 S1200 M03N0030 G01 Z-1 F300N0040 G91 X20 Y20N0050 X30 Y10N0060 X30N0070 G03 X15 Y15 I0 J15N0080 G02 X15 Y15 I15 J0N0090 G01 Y10N0100 X-5N0110 G02 X-30 Y0 I-15 J0N0120 G01 G90 X20 Y20N0130 X0 Y0N0140 G01 Z5N0150 M02在通常情况下，一个程序段是零件加工的一个工步，数控程序是一个程序段语句序列，贮存在存储器里。加工零件时，这些语句
10、从存储器里面整体读出并一次性解释成可执行数据格式，然后加以执行。程序段号用来标识组成程序的每个程序段，它由字母 N 后面跟数字 099999 组成，程序段号必须写在每一段的开始，可使用段号自动生成器产生段号。 （见程序编辑功能）在每一个程序中，程序段号可以采用由参数设定数量增量，但各程序段号原则上应按其在程序中的先后次序由小到大排列。为了便于在需要的地方插入新的程序段，建议在编程时不要给程序段以连续序号，如果在 CN 面板上进行编程，建议程序段以 10 为间隔进行编号，这样便于插入程序时赋予不同段号。22 准备功能（G 功能）准备功能用字母 G 后跟两位数来编程， G 功能也称 G 指令，用来
11、定义轨迹的几何形状和的 CNC 工作状态。任何一种数控装置，其功能均包括基本功能和选择功能两大部分。基本功能是系统必备的功能，选择功能时供用户根据机床特点和用途选择的功能，编程一定要先看懂机床说明书之后才能着手编程。机床可根据数控系统的功能来配置控制功能，即机床不一定能实现数控系统的全部功能。21DM 数控系统的全部 G 功能如下：模态 G00 快速定位模态 G01 直线插补模态 G02 顺时针圆弧插补或螺旋线插补模态 G03 逆时针圆弧插补或螺旋线插补G04 延时G09 侍服准停到位G11 程序块沿 Y 轴镜像G12 程序块沿 X 轴镜像G13 程序块沿原点轴镜像模态 G17 选择 XY 平
12、面模态 G18 选择 XZ 平面模态 G19 选择 YZ 平面G20 独立子程序调用G22 独立子程序定义G24 独立子程序调用结束，返回调用程序G25 跳转加工G26 程序块调用加工（程序内子程序调用）G27 无限循环模态 G30 倍率取消模态 G31 倍率定义模态 G40 取消刀具半径补偿模态 G41 左刀具半径补偿模态 G42 右刀具半径补偿模态 G43 建立刀具长度补偿模态 G44 撤销刀具长度补偿模态 G47 启动短直线平稳过渡功能模态 G48 撤消短直线平稳过渡功能模态 G53 撤消零点偏置模态 G54 绝对值零点偏置模态 G55 相对值零点偏置模态 G56 当前点零点偏置模态 G
13、73 高速深孔加工循环模态 G74 返回参考点（机械原点）模态 G75 返回对刀点模态 G76 从当前位置返回程序零点模态 G78 精镗循环模态 G81 中心孔钻孔循环模态 G82 带停顿的中心孔钻孔循环模态 G83 深孔加工循环模态 G84 公制钢性攻丝循环模态 G85 英制钢性攻丝循环模态 G86 镗孔循环（自动返回）模态 G87 反镗循环模态 G88 镗孔循环（手动返回）模态 G89 带停顿的镗孔循环模态 G90 绝对值方式编程模态 G91 增量值方式编程G92 设计程序零点P= 参变量赋值注意：所谓模态，当该 G 功能被编程后，它一直维持有效，直至被相同性质的另一模态功能所取代。下面，
14、对以上 G 功能作详细说明。221 G00快速定位格式：G00 X_Y_Z_说明：（1）所有编程轴同时以 0#参数所定义的速度移动，当某轴走完编程值便停止，而其它轴继续运动。（2）不运动的坐标无须编程。（3）目标点的坐标值可以用绝对值，也可以用增量值，小数点前最多允许 5 位数，小数点后最多允许 3 位，正数可省略“+”号（该规则适用于所有坐标编程） 。（4）G00 编程时，也可以写作 G0例 1：右图 2-1 程序如下：绝对值方式编程：G00 X170 Y150增量值方式编程：G91 G00 X160 Y140先是 X 和 Y 同时走 140 快速到 A 点，接着 X 方向再走 20 快速到
15、 B 点。222 G01直线插补 格式：G01 X_Y_Z_F_ 图 2-1 示例图G01 X_Y_F_G01 Y_Z_F_说明：（1）每次加工开始，自动处于 G01 状态。（2）不运动的坐标可以省略。（3）目标点的坐标可以用绝对值或增量值书写。（4）G01 加工时，其进给速度按所给的 F 值运行。F：160000mm/min。（5）也可以写成。例：右图 2-2 程序如下：绝对值方式编程： 增量值方式编程：223 G02顺圆插补 格式：G02 X_Y_I_J_F_ 图 2-2 示例图G02 X_Y_R_F_说明：（1）X、Y 在 G90 时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐值。在 G91 时
16、，圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。无论 G90、G91，I 和 J 均是圆心相对圆弧起点的坐标值，I 是 X 方向值，J 是 Y 方向值。圆心坐标在圆弧插补时不得省略，除非用 R（圆弧半径）编程。（2）G02 指令编程时，可以直接编过象限圆，整圆等（R 编程不能用于整圆） 。注：过象限时，会自动进行间隙补偿，如果参数区未输入间隙补偿或参数区的间隙补偿与机床实际反向间隙相差悬殊，都会在工件上产生明显的切痕。（3）整圆不能用 R 编程。（4）R 为圆弧的半径。R 为带符号数， “+”表示圆弧角小于或等于 180；“-”表示圆弧角大于 180。（5）G02 也可以写成 G2。（6）XOY、ZOX、Y
17、OZ 平面内的圆弧无须定义插补 平面。 （G17、G18、G19） 。例 1：加工右图 2-3 圆弧程序如下：绝对值方式：G90 G02 X58 Y50 I10 J8 F150（圆心坐标编程）G90 G02 X58 Y50 R12.81 F150（半径 R 编程）增量值方式： 图 2-3 示例图G91 G02 X18 Y18 I10 J8 F150（圆心坐标编程） G91 G02 X18 Y18 R12.81 F150（半径 R 编程）例 2：加工右图 2-4 程序如下：（180圆弧）绝对值方式：G02 X42 Y20 I8 J-18.76 F50（圆心坐标编程）G02 X42 Y20 R-2
18、0.40 F50 （半径 R 编程）增量方式：G91 G02 X12 Y-38.76 I8 J-18.76 F50（圆心坐标编程） 图 2-4 示例图G91 G02 X12 Y-38.76 R-20.40 F50（半径 R 编程） 例 3：加工右图 2-5 程序如下：（整圆编程）加工右图程序如下：绝对值方式：（整圆不能用 R 编程）G02 X45 Y24 I-17 J0 F50 （圆心坐标编程）增量方式：（整圆不能用 R 编程）G91 G02 X0 Y0 I-17 J0 F50（圆心坐标编程） 图 2-5 示例图224 G03逆圆插补 格式：G03 X_Y_I_J_F_G03X_Y_R_F_说
19、明：用 G03 指令编程时，除圆弧方向相反外，其余跟 G02 指令相同。例 1：右图 2-6 程序如下：绝对值方式：（180圆弧） 图 2-6 示例图G90 G03 X40 Y20 I-25 J-25 F100（圆心坐标编程）G90 G03 X40 Y20 R35.36 F100（半径 R 编程）增量方式：（180圆弧）G91 G03 X-50 Y-50 I-25 J-25 F100（圆心坐标编程）G91 G03 X-50 Y-50 R35.36 F100（半径 R 编程） 例 2：右图 2-7 程序如下：（180圆弧） 绝对值方式：G03 X70 Y81.70 I19 J25 F50（圆心坐
20、标编程）G03 X70 Y81.70 R-35.51 F50（半径 R 编程）增量方式： 图 2-7 示例图G91 G03 X35 Y61.70 I19 J25 F50（圆心坐标编 程）G91 G03 X35 Y61.70 R-35.51 F50（半径 R 编程）例 3：右图 2-8 程序如下：（整圆编程）绝对值方式：（整圆不能用 R 编程）G03 X40 Y20 I-15 J0 F50（圆心坐标编程）增量方式：（整圆不能用 R 编程）G91 G03 X0 Y0 I-15 F50（圆心坐标编程）图 2-8 示例图2211 G20子程序调用格式：G20 Nxxxxx P0xxxxxxP2xxxx
21、xx P9xxxx.xx说明：（1）N 后第一个 2 位数为要调用的子程序的程序名，允许 2 位数，小数点后 3 位数表示本次调用的循环次数，可以从 1255 次。P1xxxxxx 、P2xxxxxx、xxxxxx 为变量号，其分隔点后的数字表示由该变量传递到子程序中的实际数值，最多十个参数。（2）若 G20 段中无 P 变量，则子程序中不能出现变量 P。（3）子程序中的参变量在 G20 调用时，必须赋予明确的数值。（4）本段程序不得出现以上描述以外的内容。（5）不同的子程序可重复嵌套调用 10 次，但不得调用本身。如下程序可以说明用 P 变量编写的子程序的含义：主程序：P10N0020 G2
22、0 N052 P7 200 P34765 P901 P00子程序：N05N1000 G22 N05N1005 GP9 G90 XP0 F100N1010 XP3 FP7N1050 G24以上程序相当于如下程序：N1000 G22 N05N1005 G01 G90 X0 Y0 F100N1010 X47.65 F200N1015 G24以上例子可以说明参数的传递关系。不遵守以上规则，系统将出错。用 P 变量编写的子程序实例如下：主程序：N0010 S1000N0020 G20 N50 P1N0030 G20 N50 P1N0040 M02子程序：N50N0010 G22 N50N0020 G00
23、 Z2N0030 G41 G01 X0 Y0 F100N0040 G01 ZP1N0050 Y20N0060 G02 X60 Y20 I30 J0N0070 G01 Y0N0080 X45N0090 G03 X15 Y0 I 15 J0N0100 G01 X N0110 G00 Z2N0120 G40 G01 X0 Y0N0130 G242212 G22子程序定义格式：G22 N xx说明：（1）子程序名以 N 开头， N 后的二位数为子程序名。（2）编 G22 Nxx 程序段时，不得有其它指令出现。（3）G22 与 G24 成对出现，形成一个完整的子程序体。（4）子程序内部的参数数据有二种格
24、式：a）常数格式，数据中为编程给定常数，即 09。b) 参变量格式，程序中的功能号、参数等数字部分均可用变量表示，而变量的具体值由调用子程序的程序段传入。本系统可处理 10 个变量参数：P0、P1、P9。（5）子程序内部不能有转移加工、镜像加工。2213 G24子程序结束返回格式：G24说明：（1）G24 表示子程序结束，返回到调用该子程序程序的下一段。（2）G24 与 G22 成对出现。（3）G24 本段不允许有其它指令出现。注意：调用子程序时如果 P 参数没有定义，则在子程序中 P 参数的值是不定的。2214 G25跳转加工格式：G25 Nxxxxxxxxxxx说明：（1）格式所定义的循环
25、体为 N 后面的两个程序段号之间定义的程序块（包括这两段） ，最后一个数字定义该程序块的调用次数，1255 次，不编认为是 1。（2）G25 指令执行完毕后的下一段加工程序，为跳转加工程序块的下一段程序。（3）G25 程序段中不得出现其它指令。例 1;N0010 G92 X50 Y100 Z120N0020 G25 N0040.0060.02N0030 G00 X10 Y20N0040 G01 X40 Y80 F300N0050 Y60N0060 G00 X50 Y100N0070 G04 K3N0080 M02以上程序的加工顺序是；N0010N0020N0040N0050N0060N0040
26、N0050N0060N0070N00802215 G40取消刀具半径补偿格式：G40说明：（1）G40 必须与 G41 或 G42 成对使用。（2）编入 G40 的程序段为撤消刀具半径补偿的程序段，必须编入撤刀补的轨迹，用直线插补 G01 指令和数值。2216 G41左边刀具半径补偿格式：G41 G01 X 说明：（1）G41 的切削方向如右图 2-13。使刀具在工件轮廓的左边补偿进行切削运动（2）G41 发生前，刀具参数必须在主功能PARAM 中刀具参数内设置完成。（3）G41 段程序，必须有 G01 功能及对应的坐标参数才有效，以建立刀补。2217 G42右边刀具半径补偿 图 2-13 左
27、刀补示意图格式：G42 G01 X 说明：G42 刀具半径补偿如右图 2-14，其它说 明与 G41 相同。关于各种刀补方式详细说明如下：（1） 建立刀补 为保证刀具从无刀具半径补偿运动到所希望的 图 2-14 右刀补示意图 刀具半径补偿开始点，应提前用 G01 直线功能建立刀具半径补偿，各种情况如右图 2-15。图中粗实线为实际编程轨迹，箭头线为刀补后的刀具中心轨迹。建立刀补段必须是 G01 直线，是刀具从当前点直线运动到刀补后第一段轨迹的刀具中心偏移点处。（2） 二段轨迹之间的过渡情况如图 2-16，不同轨迹的相交情况分三种情况：光滑连接；180交角； 图 2-15 刀补说明（3） 180
28、情况，系统在拐点处产生一附加圆弧实现过渡。对于180过渡为刀补机能 B（B 刀补） 。二段轨迹夹角100毫秒。K 为高电平有效，L 为低电平有效。 I/O 口的编号见技术手册。. M02程序结束格式：M02说明：M02 结束加工程序，关主轴和冷却液，本次循环加工结束。. M03主轴正转格式：M03说明：程序里写有指令，首先使主轴正转继电器吸合，接着功能输出模拟量，控制主轴顺时针方向旋转。 . 主轴反转格式：说明：与相同，启动主轴反转继电器，控制主轴逆时针方向旋转。. 主轴停止格式：说明：程序里出现指令，坐标指令运行结束后，关主轴正或反转控制继电器，停止输出模拟量，主轴旋转停止。如果参数不等于，还输出短信号到继电器（的脚） ，提供主轴制动功能。
