课 题 | 项目二 华中世纪星编程指令 |
教学目标及要求 | 理论：1.掌握华中HNC-21M数控系统辅助功能M代码； 2. 掌握华中HNC-21M数控系统主轴功能S、进给功能F和刀具功能T； 3. 掌握华中HNC-21M数控系统准备功能G代码； 技能：1. 识记华中HNC-21M数控系统的功能指令。 |
教学重 难点 | 掌握华中HNC-21M数控系统辅助功能M代码、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T、准备功能G代码。 |
教学方法 | 讲授法、示范法、练习法 |
教学设备 | 多媒体、投影仪 |
教学过程安排 | |
1.提问：数控系统的编程指令有哪些，各有什么作用？ | |
2.讲解：华中HNC-21M数控辅助功能M代码 | |
3.讲解：华中HNC-21M数控主轴功能S、进给功能F和刀具功能T | |
4.讲解：华中HNC-21M数控准备功能G代码 | |
5.练习：识记华中HNC-21M数控系统的功能指令 | |
6.小结 | |
项目二 华中世纪星编程指令
一、辅助功能M代码
辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。
表2.1 M代码及功能
代码 | 模态 | 功 能 说 明 | 使 用 说 明 |
M00 | 非模态 | 程序停止 | 当CNC执行到M00指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。 暂停时，机床的主轴、进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键。 |
M01 | 非模态 | 选择停止 | 如果用户按亮操作面板上的“选择停”键。当CNC执行到M01指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时，机床的进给停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键。 |
M02 | 非模态 | 程序结束 | M02编在主程序的最后一个程序段中。 当CNC执行到M02指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。 使用M02的程序结束后，若要重新执行该程序，就得重新调用该程序，或在自动加工子菜单下，按F4键（请参考HNC-21M操作说明书），然后再按操作面板上的“循环启动”键。 |
M03 | 模态 | 主轴正转起动 | M03启动主轴以程序中编制的主轴速度顺时针方向（从Z轴正向朝Z轴负向看）旋转。 |
M04 | 模态 | 主轴反转起动 | M04启动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转。 |
M05 | 模态 | 主轴停止转动 | M05使主轴停止旋转。 |
M07 | 模态 | 切削液打开 | 将打开冷却液管道。 |
M08 | 模态 | 切削液打开 | 将打开冷却液管道。 |
M09 | 模态 | 切削液停止 | 将关闭冷却液管道。 |
M30 | 非模态 | 程序结束并返 回程序起点 | M30和M02功能基本相同，只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头(%)的作用。 使用M30的程序结束后，若要重新执行该程序，只需再次按操作面板上的“循环启动”键。 |
M98 | 非模态 | 调用子程序 | 调用子程序的格式 M98 P_ L_ P：被调用的子程序号 L：重复调用次数 |
M99 | 非模态 | 子程序结束 | M99表示程序返回。 在子程序中调用M99使控制返回到主程序。 在主程序中调用M99，则又返回程序的开头继续执行，且会一直反复执行下去，直到用户干预为止。 |
二、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T
1 主轴功能S
主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min)。S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。
2 进给速度F
F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。
使用下式可以实现每转进给量与每分钟进给量的转化。
fm=fr×S
fm：每分钟的进给量：(mm/min )
fr：每转进给量：(mm/r )
S：主轴转数，(r/min)
当工作在G01，G02或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00、G60方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。
3 刀具功能(T机能)
T代码用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号，T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的。
三、准备功能G代码
准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。
表2.2 准备功能一览表
代码 | 模态 | 功 能 说 明 | 使 用 说 明 |
G00 | 模态 | 快速定位 | 格式：G00 X_Y_Z_A_ G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点。 G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F 规定。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。 |
G01 | 模态 | 直线插补 | 格式： G01 X _Y_Z_A_F_； G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点。 |
G02 | 模态 | 顺圆插补 | X, Y, Z：G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量。 R：圆弧半径。 当圆弧圆心角小于180°为劣弧时，R为正值；当圆弧圆心角大于180°为优弧时，R为负值。 I, J, K： 圆心相对于圆弧起点的有向距离。 无论绝对或增量编程时都是以增量方式指定； 整圆编程时不可以使用R，只能用I、J，K。 F：被编程的两个轴的合成进给速度。 |
G03 | 模态 | 逆圆插补 | |
G04 | 非模态 | 暂停 | 格式：G04 P_ 说明：P：暂停时间，单位为s。 G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。 在执行含G04指令的程序段时，先执行暂停功能。 |
G07 | 模态 | 虚轴指定 | 格式：G07 X_Y_Z_A_ 格式：G07 X_Y_Z_A_ 说明：X、Y、Z、A：被指令轴后跟数字0，则该轴为虚轴，后跟数字1，则该轴为实轴。 G07为虚轴指定和取消指令。G07为模态指令。若一轴为虚轴，则此轴只参加计算，不运动。虚轴仅对自动操作有效，对手动操作无效。 |
G09 | 非模态 | 准停校验 | 格式：G09 说明：一个包括G09的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点。该功能用于加工尖锐的棱角。 |
G17 | 模态 | XY平面选择 | 该组指令选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面。移动指令与平面选择无关。 |
G18 | 模态 | ZX平面选择 | 该组指令选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面。移动指令与平面选择无关。 |
G19 | 模态 | YZ平面选择 | 该组指令选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面。移动指令与平面选择无关。 |
G20 | 模态 | 英寸输入 | G20：英制输入制式； |
G21 | 模态 | 毫米输入 | G21：公制输入制式； |
G22 | 模态 | 脉冲当量 | G22：脉冲当量输入制式。 |
G24 | 模态 | 镜像开 | 格式： G24 X__Y__Z__A__ M98 P_ G25 X__Y__Z__A__ 说明： G24：建立镜像；G25：取消镜像； X、Y、Z、A：镜像位置。 当工件相对于某一轴具有对称形状时，可以利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分，这就是镜像功能。 当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。 |
G25 | 模态 | 镜像关 | |
G28 | 非模态 | 返回到参考点 | 格式：G28 X_Y_Z_A_ 说明： X、Y、Z、A：回参考点时经过的中间点（非参考点），在G90时为中间点在工件坐标系中的坐标；在G91时为中间点相对于起点的位移量。 G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点，然后再从中间点返回到参考点。 |
G29 | 模态 | 由参考点返回 | 格式：G29 X _Y_Z_A_ 说明：X、Y、Z、A：返回的定位终点，在G90时为定位终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为定位终点相对于G28中间点的位移量。 G29可使所有编程轴以快速进给经过由G28指令定义的中间点，然后再到达指定点。通常该指令紧跟在G28指令之后。 G29指令仅在其被规定的程序段中有效。 |
G34 | 非模态 | 攻丝指令 | 格式：G34 K F P 说明：K：螺纹加工深度，为增量值，即螺纹加工终点相对与加工起点的增量值。 F：螺纹螺距。F取正，则主轴正转攻丝； F取负，则主轴反转攻丝。 P：孔底停顿时间。单位秒。 |
G40 | 模态 | 刀具半径补偿取消 | 格式： X, Y, Z：G00/G01的参数，即刀补建立或取消的终点（注：投影到补偿平面上的刀具轨迹受到补偿）； D：方式一：刀补表中刀补号码(D00~D99)，它代表了刀补表中对应的半径补偿值。 方式二：#100~#199全局变量定义的半径补偿量。 注意：(1)刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行； (2)刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03 |
G41 | 模态 | 左刀补 | |
G42 | 模态 | 右刀补 | |
G43 | 模态 | 刀具长度正向补偿 | 格式： X, Y, Z：G00/G01的参数，即刀补建立或取消的终点； H：G43/G44的参数，即刀具长度补偿偏置号(H00~H99)，它代表了刀补表中对应的长度补偿值。 |
G44 | 模态 | 刀具长度负向补偿 | |
G49 | 模态 | 刀具长度补偿取消 | |
G50 | 模态 | 缩放关 | 格式： G51 X_Y_Z_P_ M98 P_ G50 说明： G51：建立缩放；G50：取消缩放； X、Y、Z：缩放中心的坐标值； P：缩放倍数。 G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。在G51后，运动指令的坐标值以（X，Y，Z）为缩放中心，按P规定的缩放比例进行计算。 在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。 |
G51 | 模态 | 缩放开 | |
G53 | 非模态 | 直接机床坐标系编程 | G53是机床坐标系编程，在含有G53的程序段中，绝对值编程时的指令值是在机床坐标系中的坐标值。 |
G54 | 模态 | 工件坐标系1选择 | G54~G59是系统预定的6个工件坐标系，可根据需要任意选用。这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值(工件零点偏置值)可用MDI方式输入，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。G54~G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。 |
G55 | 模态 | 工件坐标系2选择 | |
G56 | 模态 | 工件坐标系3选择 | |
G57 | 模态 | 工件坐标系4选择 | |
G58 | 模态 | 工件坐标系5选择 | |
G59 | 模态 | 工件坐标系6选择 | |
G60 | 非模态 | 单方向定位 | 格式：G60 X_Y_Z_A_ G60单方向定位过程：各轴先以G00速度快速定位到一中间点，然后以一固定速度移动到定位终点。 |
G61 | 模态 | 精确停止校验方式 | 在G61后的各程序段编程轴都要准确停止在程序段的终点，然后再继续执行下一程序段 |
G64 | 模态 | 连续方式 | 在G64之后的各程序段编程轴刚开始减速时（未到达所编程的终点）就开始执行下一程序段。但在定位指令(G00，G60)或有准停校验 (G09)的程序段中，以及在不含运动指令的程序段中，进给速度仍减速到0才执行定位校验。 |
G68 | 模态 | 旋转变换 | 格式：G17 G68 X__Y__P__ G18 G68 X__Z__P__ G19 G68 Y__Z__P__ M98 P_ G69 说明： G68：建立旋转； G69：取消旋转； X、Y、Z：旋转中心的坐标值； P：旋转角度，单位是(°) ，0≤P≤360°。 在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补（刀具半径补偿、长度补偿）；在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。 |
G69 | 模态 | 旋转取消 | |
G73 | 模态 | 深孔钻削循环 | 格式： G98(G99)G73X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_ 功能：该固定循环用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易断屑、排屑、加入冷却液、且退刀量不大，可以进行深孔的高速加工。 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值。 Q：为每次向下的钻孔深度（增量值，取负）。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 K：为每次向上的退刀量（增量值，取正）。 F：钻孔进给速度 L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值） |
G74 | 模态 | 逆攻丝循环 | 格式：G98（G99）G74X_Y_Z_R_P_F_L_ 功能：攻反螺纹时,用左旋丝锥主轴反转攻丝。攻丝时速度倍率不起作用。使用进给保持时，在全部动作结束前也不停止。 说明：X、Y：绝对编程时是螺孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是螺孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值 P：为孔底停顿时间。 F：螺纹导程 L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值） |
G76 | 模态 | 精镗循环 | 格式： G98（G99）G76X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_ 功能：精镗时，主轴在孔底定向停止后，向刀尖反方向移动，然后快速退刀。刀尖反向位移量用地址I、J指定，其值只能为正值。I、J值是模态的，位移方向由装刀时确定。 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值 I： X轴方向偏移量，只能为正值 J： Y轴方向偏移量，只能为正值 P：为孔底停顿时间。 F：镗孔进给速度 L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值） |
G80 | 模态 | 固定循环取消 | 该指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。 |
G81 | 模态 | 中心钻循环 | 格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_L_ 功能：图42为G81指令的动作循环，包括X，Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值 F：钻孔进给速度 L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值） |
G82 | 模态 | 带停顿钻孔循环 | 格式：G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_F_L_ 功能：此指令主要用于加工沉孔、盲孔，以提高孔深精度。该指令除了要在孔底暂停外，其他动作与G81相同 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值。 P：孔底暂停时间。 F：钻孔进给速度。 L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程）。 |
G83 | 模态 | 深孔钻循环 | 格式： G98（G99）G83X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_ 功能：该固定循环用于Z轴的间歇进给，每向下钻一次孔后，快速退到参照R点，退刀量较大、更便于排屑好、方便加冷却液。 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值 Q：为每次向下的钻孔深度（增量值，取负）。 K：距已加工孔深上方的距离（增量值，取正）。 F：钻孔进给速度 L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程） |
G84 | 模态 | 攻丝循环 | 格式：G98（G99）G84X_Y_Z_R_P_F_L_ 功能：攻正螺纹时,用右旋丝锥主轴正转攻丝。攻丝时速度倍率不起作用。使用进给保持时，在全部动作结束前也不停止。 说明：X、Y：绝对编程时是螺孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是螺孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值 P：为孔底停顿时间。 F：螺纹导程 L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值） |
G85 | 模态 | 镗孔循环 | 格式：G98（G99）G85X_Y_Z_R_P_F_L_ 功能：该指令主要用于精度要求不太高的镗孔加工。 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值 P：孔底延时时间，单位秒。 F：钻孔进给速度 L：循环次数（一般用于多孔加工的简化编程） |
G86 | 模态 | 镗孔循环 | 格式：G98（G99）G86X_Y_Z_R_F_L_ 功能：此指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回，主要用于精度要求不太高的镗孔加工。 说明： X、Y、Z、R、F、L与G81相同 |
G87 | 模态 | 反镗循环 | 格式：G98G87X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_ 功能：该指令一般用于镗削下小上大的孔，其孔底Z点一般在参照R点的上方，与其他指令不同。 说明：X、Y：绝对编程时是孔中心在XY平面内的坐标位置； 增量编程时是孔中心在XY平面内相对于起点的增量值。 Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值； 增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。 R：绝对编程时是参照R点的坐标值； 增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值。 I： X轴方向偏移量。 J： Y轴方向偏移量。 P：为孔底停顿时间。 F：镗孔进给速度。 L：循环次数（一般用于多孔加工，故X或Y应为增量值）。 |
G88 | 模m98调用子程序格式态 | 镗孔循环 | 格式：G98（G99）G88X_Y_Z_R_P_F_L_ 功能：该指令在镗孔前记忆了初始B点或参照R点的位置，当镗刀自动加工到孔底后机床停止运行，手动将工作方式转换为“手动”，通过手动操作使刀具抬刀到B点或R点高度上方，并避开工件。然后工作方式恢复为自动，再循环启动程序，刀位点回到B点或R点。用此指令一般铣床就可完成精镗孔，不需主轴准停功能。 X、Y、Z、R、P、F、L与G81相同 |
G89 | 模态 | 镗孔循环 | G89指令与G86指令相同，但在孔底有暂停。 注意：如果Z的移动量为零，G89指令不执行。 |
G90 | 模态 | 绝对值编程 | 绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。G90、G91可用于同一程序段中，但要注意其顺序所造成的差异。 |
G91 | 模态 | 增量值编程 | 相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。G90、G91可用于同一程序段中，但要注意其顺序所造成的差异。 |
G92 | 非模态 | 工件坐标系设定 | 格式：G92 X_Y_Z_A _ 说明：X、Y、Z、A：设定的坐标系原点到刀具起点的有向距离 注意：HNC-21M的最大联动轴数为 。本书中，假设第四轴用A表示 。 G92指令通过设定刀具起点（对刀点）与坐标系原点的相对位置建立工件坐标系。工件坐标系一旦建立，绝对值编程时的指令值就是在此坐标系中的坐标值。 |
G94 | 模态 | 每分钟进给 | G94 [ F_ ]；G94为每分钟进给。对于线性轴，F的单位依G20/G21/G22的设定而为in/min，mm/min或脉冲当量/min；对于旋转轴，F的单位为度/min或脉冲当量/min。 |
G95 | 模态 | 每转进给 | G95 [ F_ ]；G95为每转进给，即主轴转一周时刀具的进给量。F的单位依G20/G21/G22的设定而为mm/r，in/r或脉冲当量/r 。这个功能只在主轴装有编码器时才能使用。 |
G98 | 模态 | 固定循环返回起始点 | |
G99 | 模态 | 固定循环返回到R点 | |
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