第五章HNC-21/22T系統數控車床的編程與操作第一節

概述一、準備功能準備功能主要用來指令機床或數控系統的工作方式。華中（HNC—21/22T）系統的準備功能由地址符G和其后一位或二位數字組成，它用來規定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏置等多種加工操作。具體的G指令代碼見（教材第144頁）表5-1。二、輔助功能輔助功能也稱M功能，主要用于控制程序走向和機床各種輔助功能的開關動作，如主軸開、停，切削液的開關等。華中（HNC—21/22T）系統輔助功能由地址符M和其后的一位或兩位數字組成。具體的M指令代碼見表。（一）CNC內定的輔助功能1.程序暫停指令M00當CNC執行到M00指令時，暫停執行當前程序，以方便操作者進行刀具和工件的尺寸測量、工件調頭、手動變速等操作。暫停時，機床的進給停止，而全部現存的模態信息保持不變，欲繼續執行后續程序，重按操作面板上的“循環啟動”鍵，M00為非模態后作用M功能。2.程序結束指令M02M02一般放在主程序的最后一個程序段中。當CNC執行

到M02指令時，機床的主軸、進給、切削液全部停止，加工結束。使用M02的程序結束后，若要重新執行該程序，就得重新調用該程序，或在自動加工子菜單中按子菜單F4鍵然后再按操作面板上的“循環啟動”鍵，M02為非模態后作用M功能。3.程序結束并返回到零件程序頭指令M30M30和M02功能基本相同，只是M30指令還兼有返回程序頭（%）的作用。使用M30的程序結束后若要重新執行該程序，只需再按操作面板上的“循環啟動”鍵即可。4.子程序調用指令M98及從子程序返回指令M99M98用來調用子程序。M99表示子程序結束，執行M99使控制返回到主程序。子程序的格式為：%

××××…M99；在子程序開頭，必須規定子程序號，以作為調用入口地址。在子程序的結尾用M99，以控制執行完該程序后返回主程序。調用子程序的格式為：M98

P××××

L××；P為被調用子程序；L為重復調用次數。（二）PLC設定的輔助功能1.主軸控制指令M03、M04、M05M03為主軸正轉，以程序中編制的主軸速度順時針方向（從Z軸正向朝Z軸負向看）旋轉。M04啟動主軸反轉，以程序中編制的主軸速度逆時針方向旋轉，M05使主軸停止旋轉。

M03、M04為模態前作用M功能。M03、M04、M05可相互注銷。2.切削液打開、停止指令M07（M08）、M09M07(M08)指令將打開冷卻液管道。M09指令將關閉冷卻液管道。M07為模態前作用M功能；M09為模態后作用M功能，為默認功能。三、進給功能（一）每轉進給指令G95主軸轉一周時刀具的進給量。在含有G95程序段后面,遇到F指令時，則認為F所指定的進給速度單位為mm/r。（二）每分鐘進給指令G94在含有G94程序段后面，遇到F指令時，則認為F所指定的進給速度單位為mm/min。與SIEMENS系統剛好相反，系統開機狀態為G94狀態，只有輸入G95指令后，G94才被取消。四、主軸轉速功能（一）恒線速度控制指令G96G96是接通恒線速度控制的指令。系統執行G96指令后，S后面的數值表示切削線速度m/min。（二）主軸轉速控制指令G97G97是取消恒線速度控制的指令。系統執行G97指令后，S后面的數值表示主軸每分鐘的轉數。例如：“G97

S600”表示主軸轉速為600r/min，系統開機狀態為G97狀態。S是模態指令，S功能只有在主軸速度可調節時有效。S所編程的主軸轉速可以借助機床控制面板上的主軸倍率開關進行修調。五、刀具功能刀具功能主要用來指令數控系統進行選刀或換刀，華中（HNC—21/22T）系統與FANUC系統相同，用T代碼與其后的4位數字（刀具號+刀補號）表示，例如T0202表示選用

2號刀具和2號刀補（SIEMENS系統用T02D02表示）。當一個程序段中同時包含T代碼與刀具移動指令時，先執行T代碼指令，再執行刀具移動指令。第二節

常用編程指令常用編程指令代碼包括：準備功能代碼（G代碼），輔助功能代碼（M代碼），主軸轉速功能（S代碼），進給功能（F代碼），刀具功能（T代碼）等。一、米制和英寸制輸入指令—G21、G20G20和G21是兩個互相取代的模態功能，機床出廠時一般設定為G21狀態，機床的各項參數均以米制單位設定。二、絕對、相對尺寸編程指令—G90、G91絕對、增量尺寸編程指令G90/G91的程序格式為:G18

G90(G91)G××X_Z_；三、直徑、半徑方式編程指令—G36、G37數控車床的工件外形通常是旋轉體，其X軸尺寸可以用兩種方式加以指定：直徑方式和半徑方式。G36為直徑方式編程，G37為半徑方式編程。G36為默認值，機床出廠一般設為直徑編程。本書例題，未經說明均為直徑編程。四、建立工件坐標系指令—G92數建立工件坐標系G92的程序段格式為：G92

X_Z_；G92是一種根據當前刀具的位置來建立工件坐標系的方法，這種方法與機床坐標系無關，這一指令通常出現在程序的第一段。五、建立工件坐標系（零點偏移）指令—G54～G59工件坐標系是編程人員為了編程方便人為設定的坐標系。G54～G59與G92指令都是用于設定工件坐標系的，但G92指令是根據當前刀具要處于所建工件坐標系中的位置并通過程序來建立工件坐標系的。G92指令所設定的工件原點與當前刀具所處位置有關，這一工件原點在機床坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改變的。六、選擇機床坐標系指令—G53G53是以機床坐標系進行編程的，在含有G53的程序段中，絕對值編程時的指令值是在機床坐標系中的坐標值。G53為非模態指令。七、快速點定位指令—G00G00指令的程序段格式為：G00

X（U）_Z（W）_；G00是模態（續效）指令，它命令刀具以點定位控制方式從刀具所在點以機床的最快速度移動到坐標系的設定點。它只是快速定位，而無運動軌跡要求。八、直線插補及倒角指令—G01（1）直線插補指令的程序段格式為：

G01

X（U）_Z（W）_F_；(2)倒直角指令的程序段格式為：

G01

X（U）_Z（W）_C_F_；（3）倒圓角指令的程序段格式為：

G01

X（U）_Z（W）_R_F_；九、圓弧插補指令—G02、G03G02、G03指令的程序段格式：G02、G03

X(U)_Z(W)_R_(I_K_)F_；十、刀具補償功能（一）刀具長度補償—G43、G44、G491.相對補償形式如圖所示，在對刀時，通常先確定一把刀為基準（標準）刀具，并以其刀尖位置A為依據建立工件坐標系。2.絕對補償形式即機床回到機床零點時，工件坐標系零點相對于刀架工作位置上各刀刀尖位置的有向距離。當執行刀偏補償時，各刀以此值設定各自的加工坐標系，如圖所示。（二）刀尖圓弧半徑補償指令—G41、G42、G40刀尖圓弧半徑補償是通過G41、G42、G40代碼及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補償號來加入或取消半徑補償的。其程序段格式為：G40為取消刀尖半徑補償。G41為左刀補（在刀具前進方向左側補償），G42為右刀補（在刀具前進方向右側補償），如圖所示。（三）刀尖方位補償—0～9號刀位刀尖圓弧半徑補償寄存器中，定義了車刀圓弧半徑及刀尖的方向號。車刀刀尖的方向號定義了刀具刀位點與刀尖圓弧中心的位置關系，從0～9，有十個方向，如圖所示(a)為上手刀、（b）為下手刀。十一、自動返回參考點指令—G28G28指令首先使所有的編程軸都快速定位到中間點，然后再從中間點返回參考點。G28指令的程序段格式：G28

X（U）_Z（W）_；X、Z：絕對編程時為中間點在工件坐標系中的坐標；U、W：增量編程時為中間點在相對于起點的位移增量。G28指令一般用于刀具自動更換或者消除機械誤差，在執行該指令之前應取消刀尖半徑補償。在G28的程序段中不僅產生坐標軸移動指令，而且記憶了中間點坐標值，以供G29使用。十二、自動從參考點返回指令—G29G29可使所有編程軸以快速進給經過由G28指令定義的中間點，然后再到達指定點。通常該指令緊跟在G28指令之后。G29指令的程序段格式：G29

X（U）_Z（W）_；X、Z：絕對編程時為定位終點在工件坐標系中的坐標；U、W：增量編程時為定位終點相對于G28中間點的位移增量。G29指令僅在其被規定的程序段中有效。十三、暫停指令—G04G04指令的程序段格式：G04

P_；G04在前一程序段的進給速度降到零之后才開始暫停動作。P為暫停時間，單位為秒。在執行含G04指令的程序段時，先執行暫停功能。G04為非模態指令，僅在其被規定的程序段中有效。G04可使刀具作短暫停留，以獲得圓而光滑的表面。該指令除用于切槽、鉆鏜孔外，還可用于拐角軌跡控制。第三節

螺紋加工指令一、螺紋切削指令—G32G32程序段格式：G32

X（U）_Z（W）_R_E_P_F_；G32指令可以執行固定行程螺紋切削，車刀進給運動嚴格根據輸入的螺紋導程進行，如圖5-15所示。切削螺紋一般分四步形成一個循環：進刀（AB）→切削（BC）→退刀（CD）→返回（DA）。這四個步驟均需編入程序。X、Z：絕對編程時，為有效螺紋終點在工件坐標系中的坐標；

U、W：增量編程時，為有效螺紋終點相對螺紋切削起點的增量；

F：螺紋導程，即主軸每轉一圈，刀具相對工件的進給值；R、E：切削的退尾量，R為Z向退尾量；E為X向退尾量。P為主軸基準脈沖處距離螺紋切削起始點的主軸轉角，默認值為0，可省略不寫。二、螺紋切削循環指令—G82直螺紋切削指令G82程序段格式：G82

X(U)_Z(W)_R_E_C_P_F_；

錐螺紋切削指令G82程序段格式：G82

X(U)_Z(W)_I_R_E_C_P_F_；螺紋切削指令G82可切削圓柱螺紋和圓錐螺紋。如圖(左)所示為圓柱螺紋循環，如圖(右)所示為圓錐螺紋循環。刀具從循環點A開始，按A→B→C→D→A進行自動循環。三、螺紋切削復合循環指令—G76G76指令的程序段格式:G76

C(c)

R(r)

E(e)

A(a)

X(x)

Z(z)

I(i)

K(k)

U(d)V(Δdmin)

Q(Δd)

P(p)

F(L)；螺紋切削固定循環指令G76執行如圖(左)所示的加工軌跡，其單邊切削及參數如圖(右)所示。第四節

固定循環指令一、內（外）徑切削循環指令—G80切削循環通常是用一個含G代碼的程序段完成用多個程序段指令的加工操作，使程序得以簡化。（1）切削圓柱面G80指令的程序段格式：

G80

X（U）_Z（W）_F_；如圖所示，刀具從循環起點A開始按A→B→C→D→A進行循環，最后又回到循環起點。圖中虛線表示按R快速移動，實線表示按F指定的工件進給速度移動。X、Z為圓柱面切削終點C在工件坐標系中的坐標值；U、W為圓柱面切削終點C相對循環起點A的坐標增量。（2）切削圓錐面G80指令的程序格式：G80

X（U）_Z（W）_I_F_；如圖所示，I為切削起點B與圓錐面切削終點C的半徑差。圖中I為負。二、端面切削循環指令—G81（1）切削端平面G81指令的程序段格式：

G81

X_Z_F_；如圖所示，刀具從循環起點A開始按A→B→C→D→A進行循環，最后又回到循環起點。圖中虛線表示按R快速移動，實線表示按F指定的工件進給速度移動。X、Z為圓柱面切削終點C在工件坐標系中的坐標值；U、W為圓柱面切削終點C相對循環起點A的坐標增量。（2）切削圓錐面G81指令的程序程格式：G81

X（U）_Z（W）_K_F_；如圖所示，K為切削點B與圓錐端面切削終點C的軸向增量。三、內（外）徑縱向走刀車削固定循環指令—G71（一）無凹槽加工時G71

U（Δd）

R（r）

P（ns）

Q（nf）

X（Δx）

Z（Δz）

F（f）

S（s）

T（t）；該指令執行如圖所示的粗加工和精加工路線，其中精加工路徑為A→A′→B′的軌跡。G71

U（Δd）

R（r）

P（ns）

Q（nf）

E（e）

F（f）S（s）

T（t）；該指令執行如圖所示的粗加工和精加工路線，其中精加工路徑為A→A′→B′→B的軌跡。（二）有凹槽加工時四、橫向走刀車削固定循環指令—G72G72指令的程序段格式：G72

W（Δd）

R（r）

P（ns）

Q（nf）

X（Δx）

Z（Δz）

F（f）

S（s）

T（t）；此指令與G71指令相比只是走刀方向的差別，其余均相同。五、復合形狀車削固定循環指令—G73G73指令的程序段格式：G73

U（ΔI）

W（ΔK）

R（r）

P（ns）

Q（nf）

X（Δx）

Z（Δz）

F（f）

S（s）

T（t）；該指令在切削工件時刀具軌跡為如圖所示的封閉回路，刀具逐漸進給，使封閉切削回路逐漸向零件最終形狀靠近，最終切削成工件的形狀，其精加工路徑為A→A′→B′→B。這種指令能對鑄造、鍛造等粗加工中已初步成形的工件，進行高效率切削。第五節

子程序編程當程序中出現重復使用的某段固定程序時，為簡化編程，可以將這一段程序作為子程序事先存入存儲器，以便作為子程序進行調用。子程序可以以自動的方式進行調用。程序格式：M98

P××××L××；O××××…M99其中：M98為調用子程序，M99為子程序結束。P為要調用的子程序號；L為重復調用子程序次數,若省略，則表示只調用一次。被主程序調用的子程序還可以調用其他子程序。（詳見教材第167頁例5-14）第六節

數控車床典型零件編程實例詳見教材第168頁例5-15第七節

數控車床操作數控車床進行加工時，主要進行程序編制、錄入、編輯、裝夾工件、對刀、試切、測量等過程。操作面板簡要說明如下：機床操作面板由大小兩塊組成，小面板上安裝有主軸負載表及控制器電源通斷按鈕，大操作面板位于小操作面板下部，裝有各種按鈕，指示燈及操作部件，以下主要對大操作面板進行說明。CYCLE

START程序執行啟動按鈕(帶燈)FEED

HOLD進給保持按鈕(帶燈