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1、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

2、， 刀 具 通 常 在 两 个 方 向 的 直 线乾亿精英学习班 西门子 840D 编程学习（整理编排：曲凯）第 2 页 共 72 页移 动 就 能 满 足 要 求 。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

3、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

4、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

5、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

6、 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 X10

7、0 Y50P2 X-50 Y100P3 X-105 Y-115P4 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-5P2 X30 Y60 Z-20P3 X45 Y20 Z-151.2.3 极坐标系在 坐 标 系 中 用 点 的 坐 标 来 定 义 点 的 方 法 叫“笛 卡 儿 坐 标 ”。乾亿精英学习班 西门子 840D 编程

8、学习（整理编排：曲凯）第 4 页 共 72 页这 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 30P2： 半 径 60 角 度 751.2.4 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

9、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

10、 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

11、.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 页给 的 方 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

12、 方 向XY G17 ZZX G18 YYZ G19 X1.3 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

13、 。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

14、 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

15、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

16、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 页来 决 定 。在 NC 程 序 中 通 过 如 G54 等 指 令

17、调 出 或 激 活 零 件 坐 标 系 。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

18、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

19、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 S01.4.4 辅 助 主 轴机 床 加 工

20、 运 动 中 起 辅 助 切 削 作 用 的 主 轴 被 称 为 第 一 主 轴 。乾亿精英学习班 西门子 840D 编程学习（整理编排：曲凯）第 8 页 共 72 页指 令 ： S1， S2， S3， S4轴 的 类 型在 编 程 时 注 意 区 别 下 列 类 型 的 轴 ：a. 机 床 轴b. 通 道 轴c. 几 何 轴d. 附 加 轴e. 路 径 轴f. 位 置 轴g. 联 动 轴1.4.5 机床轴机 床 轴 的 名 称 在 机 床 数 据 中 被 设 定 。标 准 名 称 ： X1、 Y1、 Z1、 A1、 B1、 C1、 U1、 V1也 可 以 用 下 列 标 准 名 称 来 描

21、述 ： AX1、 AX2、 、 Axn。1.4.6 通道轴在 一 个 通 道 内 的 运 动 轴 叫 做 通 道 轴 。定 义 ： X、 Y、 Z、 A、 B、 C、 U、 V1.4.7 几何轴（直角坐标系）乾亿精英学习班 西门子 840D 编程学习（整理编排：曲凯）第 9 页 共 72 页第二章 数控程序编制的基本规则2.1 数控程序语言的构成元素2.1.1 文字设置下 列 文 字 在 数 控 程 序 中 是 有 效 的 。大 写 字 母 ： A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L、 M、 N、 （ O） 、P、 Q、 R、 S、 T、 U、 V、 W、 X、

22、Y、 Z。小 写 字 母 ：a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h、 i、 j、 k、 l、 m、 n、 o、 p、 q、 r、 s、 t、 u、 v、 w、 x、 y、 z。注 ： 大 、 小 写 字 母 之 间 没 有 明 显 的 区 别 。阿 拉 伯 数 字 ：0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9。特 殊 字 符 ：字 符 含 义% 程 序 开 始 字 符 （ 只 用 于 外 部 的 PC 程 序 编 制 ）（ 用 于 参 数 或 注 释 的 符 号） 用 于 参 数 或 注 释 的 符 号 用 于 索 引 或 地 址 的 括 号 用 于 索 引 或 地 址 的

23、 括 号大 于： 主 程 序 段= 赋 值 ， 等 于/ 除 ； 程 序 段 跳 过 执 行* 乘+ 加- 减“ 双 引 号 ； 字 符 串 标 记 单 引 号 ； 特 殊 数 值 标 记 ； 十 六 进 制 数$ 系 统 数 据 标 记_ 下 划 线 ， 字 母 属 性？ 保 留 （ 暂 不 指 定 ）！ 保 留 （ 暂 不 指 定 ）. 小 数 点， 逗 号 ， 参 数 分 隔 符； 说 明 、 注 释 开 始& 文 字 格 式 ， 与 空 格 字 符 相 同Lp 程 序 段 结 束Tab 分 隔 符乾亿精英学习班 西门子 840D 编程学习（整理编排：曲凯）第 10 页 共 72 页sp

24、ace 分 隔 符 （ 空 白 ）注 ： 无 打 印 字 符 可 作 为 空 白 字 符 。2.1.2 功能字数 控 程 序 是 由 程 序 段 组 成 的 ， 每 一 个 程 序 段 是 由 功 能 字 组 成 的 。数 控 语 言 中 的 一 个 功 能 字 包 含 一 个 地 址 字 符 和 一 个 数 字 或 表 达 一 个 数 值 的 数字 变 量 。这 个 功 能 字 的 地 址 字 符 通 常 是 一 个 字 母 。 数 字 变 量 可 以 包 含 一 个 引 导 标 记 符和 一 个 十 进 制 小 数 。 这 个 引 导 字 符 总 是 出 现 在 地 址 字 符 和 数 字

25、 变 量 之 间 。正 的 引 导 字 符 （ +） 可 以 省 略 不 写 。2.1.2.1 地址功能字地 址 有 固 定 地 址 或 可 变 地 址 。 例 如 轴 （ X、 Y、 Z） 、 主 轴 转 速 （ S） 、 进 给速 度 （ F） 、 圆 的 半 径 （ CR） 等 等 。2.1.2.2 模态地址/非模态地址在 编 程 中 ， 同 一 地 址 在 出 现 新 的 数 值 以 前 一 直 有 效 的 地 址 叫 做 模 态 地 址 。模 态 地 址 在 编 程 中 ， 同 一 地 址 直 到 出 现 新 值 的 程 序 段 以 前 一 直 有 效 。非 模 态 地 址 只 在

26、本 程 序 段 内 有 效 。2.1.2.3 轴的引申地址在 轴 的 引 申 地 址 中 ， 坐 标 轴 名 称 插 入 在 地 址 后 面 的 中 括 号 内 。 这 个 坐 标 轴 名称 代 表 这 根 轴 。例 如 ： FAU=400； 指 定 轴 U 的 进 给 速 度 。2.1.2.4 扩展地址扩 展 地 址 使 在 一 个 系 统 中 同 时 存 在 几 个 坐 标 轴 和 几 个 主 轴 称 为 可 能 。一 个 扩 展 地 址 由 一 个 具 有 引 申 意 义 的 数 字 或 由 一 个 包 含 在 中 括 号 中 的 有 效 名称 和 一 个 有 “=”的 算 术 表 达

27、式 组 成 。例 如 ：X7 不 需 要 “=”， 7 是 一 个 数 值 ， 但 在 这 儿 有 一 个 “=”号 也 是 允许 的 。X4=20 将 值 赋 给 X4 轴 （ 需 要 “=”）CR=7.3 两 个 字 母 的 地 址 （ 需 要 “=”）M3=5 3#主 轴 停 止扩 展 地 址 表 示 法 只 有 在 下 列 直 接 地 址 中 允 许 使 用 。X、 Y、 Z 轴 地 址I、 J、 K 增 量 参 数S 主 轴 转 速SPOS， SPOSA 主 轴 位 置M 辅 助 功 能H 辅 助 功 能T 刀 具 顺 序 号F 进 给 速 度在 扩 展 地 址 表 示 法 中 的 数 字 （ 指 针 ） 可 以 通 过 一 个 有 效 的 M、 H、 S 地 址