SIEMENS数控铣床编程基础：全面了解加工中心程序设置

一、SIEMENS系统简介

SIEMENS数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，目前广泛使用的有802S、802C、802D、810D、840D等几种类型。

SIEMENS 802S/C系统可控3个进给轴和一个主轴，其中802S为步进电动机驱动，802C为伺服电动机驱动，均具有I/O接口。

SIEMENS 810D系统用于数字闭环驱动控制，最多可控轴数为6个（包括一个主轴和一个辅助主轴），属于企业生产型机床控制系统。

SIEMENS 840D系统为20世纪90年代中期设计的，为英文页面，具有高度模块化及规范化的结构，它将CNC和驱动控制集成在一块电路板上，是全数字模块化数控设计，将闭环控制的全部硬件、软件集成于一体，便于操作、编程、监控等，它属于高性能生产型机床控制系统。

SIEMENS 802D系统是西门子公司2002年针对我市场发行的一款全中文友好页面数控系统，它以其友好的操作页面和强大的数控加工功能，迅速占领了国内进口机床市场，在企业、学校所使用的进口机床中占有相当大的份额，802D系统将CNC、PLC、人机页面和通信等功能集成于一体，是可靠性高、易于安装的全数字伺服控制系统。802D系统可以说是840D系统的简化版，它拥有840D系统的大部分功能，窗口式操作页面，极大地方便了操作人员的使用，并拥有强大的维护、诊断功能。

SIEMENS 802D系统控制4个数字进给轴和1个数字或模拟主轴，是一种将数控系统（NC、PLC、HMI）与驱动控制系统集成在一起的控制系统，其核心部件PCU（面板控制单元）将CNC、PLC、人机界面和通信等功能集成于一体；具有蓝图式循环编程功能，可靠性高，易于安装；可通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来，该设计可确保以最小的布线，实现最简便、可靠的安装。该系统通过Drive-CliQ总线与SINAMICS S120驱动实现简便、可靠、高速的连接通讯。该系统广泛适用于标准机床应用，如车削、铣削及加工中心，同时也用于磨床、冲床等其他特殊用途机床。

SIEMENS数控铣削（加工中心）系统有多种形式，它们的编程指令与编程方法大同小异，本书以应用较为广泛的SIEMENS 802D数控铣削（加工中心）系统为例。

二、SIEMENS802D系统常用准备功能及辅助功能简介

与华中系统一样，SIEMENS802D系统数控基本指令多数相同，这里介绍与华中系统有区别的常见指令。

1.绝对尺寸和增量尺寸指令

除G90和G91分别对应绝对值输入和增量值输入外，也可以在程序段中通过AC/IC对坐标进行绝对值/增量值设定。

【格式】 X=AC（__）；X轴以绝对值输入

X=IC（__）；X轴以增量值输入

【说明】 除了X轴以外也可以对Y轴和Z轴坐标进行同样的设定。

2.圆弧插补指令G02、G03及CIP中间点圆弧插补

（1）圆弧插补指令G02、G03

【格式】

G02/G03X__Y__I__J__；圆弧终点和圆心

G02/G03 CR=X__Y__；半径和圆弧终点

G02/G03 AR=I__J__；圆心角和圆心

G02/G03 AR=X__Y__；圆心角和圆弧终点坐标值

图1-103 采用CR半径编程示例

【说明】 用半径定义的圆弧中，CR=__的符号用于选择适当的圆弧，使用同样的起始点、终点、半径和相同的方向，可以编制两个不同的圆弧，即圆心角大于180°的圆弧和圆心角小于或等于180°的圆弧。为了区别这两段圆弧，CR=__可以有正、负符号之分，即当圆弧所对应的圆心角为0～180°时，CR=__取正值；当圆心角为180°～360°时，CR=__取负值，如图1-103所示。

（2）CIP中间点圆弧插补

【格式】 I1=__用于X轴，J1=__用于Y轴，K1=__用于Z轴。

【说明】 若已知圆弧轮廓上的三个点而不知道圆弧的圆心、半径和圆心角，可使用CIP功能，此时，圆弧方向由中间点（起始点与终点之间）位置确定。用I1、J1、K1对应不同的坐标轴，CIP一直有效，直到被同组的G功能（G00、G01、G02、…）取代为止。CIP指令可以用绝对值G90和增量值G91进行编程，指令对终点和中间点都有效。

【编程举例】 图1-104所示工件的加工程序如下：

N10 G90 G00 X28 Y12；圆弧起点

N15 G02 X60 Y12 I1=44 J1=28；终点和中间点

3.切线和圆弧过渡

【格式】 CT X__Y__；

【说明】 在当前G17、G18或G19中，使用CT和编程的终点可使圆弧与前段的轨迹（如圆弧或直线）进行切向连接，圆弧的半径和圆心可以从前面的轨迹与编程的圆弧终点之间的几何关系中得出。

【编程举例】 图1-105所示工件的加工程序如下：

图1-104 已知中间点的圆弧插补

图1-105 圆弧与前段轨迹的切向连接

N10 G01 X__F260；直线

N15 CT X__Y__；切向连接的圆弧

4.返回固定点指令

【格式】 G75 X=__Y=__Z=__；

【说明】 该指令可以使运动部件返回到机床中某个固定点。固定点位置固定地存储在机床数据中，它不会产生偏移。每个轴的返回速度都是快速移动。该指令需要独立程序段，且程序段方式有效。机床坐标轴的名称必须要编程。在G75之后的程序段中原先“插补方式”组中的G指令（G00、G01、G02、…）将再次生效。

【编程举例】

G75 X1=0 Y1=0 Z1=0；各值为0必须写入，否则下编程的数值不识别

5.回参考点指令

【格式】 G74 X=__Y=__Z=__；

【说明】 该指令可以实现数控程序中回参考点功能，每个轴的方向和速度都存储在机床数据中，该指令需要独立程序段，且程序段方式有效。机床坐标轴的名称必须要编程。在G74之后的程序段中原先“插补方式”组中的G指令（G00、G01、G02、…）将再次生效。

【编程举例】

G74 X1=0 Y1=0 Z1=0；各值为0必须写入，否则下编程的数值不识别

6.主轴转速极限指令

【格式】 G25 S__；主轴转速下限

G26 S__；主轴转速上限

【说明】 主轴转速的最高极限值在机床数据中设定，通过操作面板可以调用其他极限情况的设定参数。

【编程举例】

N10 G25 S20；主轴转速下限为20r/min

N15 G26 S2400；主轴转速上限为2400r/min

7.可编程的工作区域限制

【格式】 G25 X__Y__Z__；工作区域下限

G26 X__Y__Z__；工作区域上限

WALIMON；使用工作区域限制

WALIMOF；取消工作区域限制

【说明】 用G25/G26定义坐标轴的工作区域，规定哪些区域可以运行，哪些区域不可以运行，当刀具长度补偿有效时，刀尖必须在此区域内，否则将受到限制。坐标值以机床坐标系为基准。可以在设定参数中分别规定每个轴的工作区域。除了G25/G26在程序中编制这些值之外，还可以通过操作面板在设定参数时输入这些值。(www.xing528.com)

要使用或取消各轴的工作区域限制时，可以使用可编程指令组WALIMON/WALI-MOF。

G25/G26可以与地址S一起用于限定主轴转速，另外坐标轴只有在回参考点后，工作区域限制才有效。

8.主轴准停

【格式】 SPOS=；绝对位置：0～360°

SPOS=ACP（__）；绝对数据输入，在正方向逼近位置

A=ACN（__）；绝对数据输入，在负方向逼近位置

SPOS=IC（__）；增量数据输入，符号规定运行方向

SPOS=DC（__）；绝对数据输入，直接回到位置（使用最短行程）

【说明】 利用该功能可以把主轴准停到一个确定的转角位置，然后使主轴通过位置控制保持在这一位置，准停运行速度在机床数据中规定。从主轴旋转状态（顺/逆）进行准停时，准停运行方向保持不变；从静止状态进行准停时，准停运行按最短位移进行，其方向从起始点位置到终点位置。

9.轮廓倒角、倒圆

在一个轮廓拐角处可以进行倒圆或倒角，条件是在一个轮廓中无法看出终点坐标，则可以用角度确定一条直线。任何一个轮廓拐角均可插入倒角和倒圆。

【格式】 CHF=__；编程数值是倒角长度，与拐角的运动轴指令一起写入程序段中

RND=；编程数值是倒圆半径。与拐角的运动轴指令一起写入程序段中

【说明】 倒角CHF=__可用于直线轮廓之间、圆弧轮廓之间及直线轮廓和圆弧轮廓之间需要倒角；倒圆RND=可用于直线轮廓之间、圆弧轮廓之间及直线轮廓和圆弧轮廓之间需要倒圆，圆弧与轮廓进行切线过渡。在当前的平面G17～G19中执行倒角、倒圆功能。在程序段中若轮廓长度不够，则会自动地减小倒角和倒圆的编程值。另外，在连续编程的程序段超过三段没有运行指令及更换平面，这两种情况不可以倒角、倒圆。

两段直线之间倒棱编程举例（图1-106）：

N10 G01 X（A）Y（B）CHF=5；

N20 X （C） Y0；

…

两段直线之间倒圆编程举例（图1-107）：

N10 G01 X（A）Y（B）RND=10；

N20 X（C）Y0；

…

图1-106 两段直线之间倒角

图1-107 两段直线之间倒圆

一段直线与一段圆弧之间倒圆编程举例（图1-108）：

N10 G01 X （A） Y （B） RND=10；

N20 G03 X （C） Y （D） CR=12；

…

注：若在一个程序段中同时编制倒角及倒圆，则无论编程的顺序如何，系统将选择倒圆。

SIEMENS802D系统准备功能G代码表见附表Ⅱ。

10.辅助功能M指令

在SIEMENS 802D系统中，一个程序段最多可以有五个M功能、一个T功能和一个D功能。进给功能F与主轴转速功能S指令同华中系统。

图1-108 一段直线与一段圆弧之间倒圆

SIEMENS 802D系统辅助功能M代码表见附表Ⅳ。

11.刀具指令T和刀具补偿指令D

（1）刀具指令T 用T指令编程可以选择刀具。有两种方法来执行：

1）不用M06更换刀具，用T指令直接换刀。

【格式】 T××；

【说明】 刀具号：1～3，T0表示没有刀具，系统中最多同时存储32把刀具。

【编程举例】 N10 T05；更换5号刀具

2）用M06更换刀具。

【格式】 T××；

M06；

【说明】 用T指令进行刀具的预选，换刀由M06来执行。

编程举例：N10 T15；预选15号刀具

N15 M06；执行刀具更换，然后T15号刀具有效

（2）刀具补偿指令D

【格式】 D；刀具补偿号：1～9

【说明】 一个刀具可以匹配1～9个不同补偿的数据组（用于多个切削刃），如T1、T2、…、T9匹配D1、D2、…、D9。

例如：T4 D2表示更换刀具2，T4中D2值生效。

用D及其相应的序号可以编制一个专门的切削刃，如果没有编写D指令，则D1值自动生效；如果编程D0，则刀具补偿无效。刀具更换后，程序中调用的刀具长度补偿、半径补偿立即生效；如果没有编写D指，则D1值自动生效。先编程的长度补偿先执行，对应的坐标轴也先运行。

思考练习

1.什么是数控加工“零件程序”？它有何作用？

2.数控编程的步骤有哪些？

3.对刀点与机床坐标系、工件坐标系有何关系？

4.数控机床原点、参考点与工件原点之间有何区别？

5.何谓增量编程、绝对编程、混合编程？

6.机械原点与机床参考点有什么关系？

7.机床坐标系与工件坐标系的区别在哪里？对刀点有什么作用？

8.使用刀具半径补偿需要注意哪几个问题？