SIEMENS系统数控铣床编程与操作实例

2024年1月22日发(作者：)

SIEMENS系统数控铣床编程与操作实例

目录：

数控铣床及坐标系

SIEMENS系统数控铣床常用指令

常用指令的综合应用

典型零件加工

参数编程的应用

SIEMENS系统数控铣床的操作

第一节数控铣床及坐标系

一、数控铣床概述

1．数控铣床按主轴位置不同分类

（1）立式数控铣床

（2）卧式数控铣床

（3）立卧两用数控铣床

2．数控铣床按系统功能不同分类

（1）经济型数控铣床

（2）全功能数控铣床

（3）高速数控铣床

二、数控铣床和加工中心的坐标系

1.机床坐标系的确定

（1）Z坐标轴

在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴为Z坐标轴。

（2）X坐标轴

如果Z坐标是水平（卧式）的，当从主要刀具的主轴向工件看时，向右的方向为X的正方向；如果Z坐标是垂直（立式）的，当从主要刀具的主轴向立柱看时，X的正方向指向右边。

（3）Y坐标轴Y坐标轴根据Z和X坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定

2．机床原点（机械原点）

机床原点一般设置在机床移动部件沿其坐标轴正向的极限位置。

3．机床参考点

一般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。

二、工作坐标系

工作坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，设置时一般用G92或G54～G59等指令。

编程人员以工件图样上某点为工作坐标系的原点，称工作原点。工作原点一般设在工件的设计工艺基准处，便于尺寸计算。

第二节SINMENS系统数控铣床常用指令

一、常用指令

1．平面选择G17～G19

2．绝对坐标和相对坐标

G90和G91指令分别对应着绝对坐标和相对坐标。

3.极坐标，极点定义（G110、G111、G112）

极坐标参数

极坐标半径RP＝……极坐标半径是指该点到极点的距离。

极坐标角度AP＝……极角是指与所在平面中的横坐标之间的夹角（比如G17中的X轴）该角度可以是正角，也可以是负角。

4.可编程的零点偏置（TRANS和ATRANS）

编程

TRANSXYZ；可编程的偏移，清除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

ATRANSXYZ；可编程的偏移,附加于当前的指令。

TRANS；不带数值，清除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

TRANS/ATRANS指令要求一个独立的程序段。

编程举例

N20TRANSX20.Y15.；可编程零点偏移

N30L10；子程序调用，其中包含带偏移的几何量

…

N70TRANS；取消偏移

…

5.可编程旋转（ROT和AROT）

在当前的平面G17或G18或G19中执行旋转，值为RPL=..,单位是（º）

编程举例

N10G17__；X/Y平面

N20TRANSX20Y10；可编程的偏置

N30L10；调用子程序，含有待偏移的几何量

N40TRANSX30Y26；新的偏移

N50AROTRPL=45；附加旋转45º

N60L10；调用子程序

N70TRANS；删除偏移和旋转

…

6.可编程的比例缩放（SCALE、ASCALE）

编程举例

N10G17；X/Y平面

N20L10；编程的轮廓—原尺寸

N30SCALEX2Y2；X轴和Y轴方向的轮廓放大2倍

N40L10

N50ATRANSX2.5Y18；值也按比例放大

N60L10；轮廓放大和偏置

7.可编程的镜像（MIRROR、AMIRROR）

编程举例

…

N10G17；X/Y平面,Z垂直于该平面

N20L10；编程的轮廓,带G41

N30MIRRORX0；在X轴上改变方向加工

N40L10；镜像的轮廓

N50MIRRORY0；在Y轴上改变方向加工

N60L10

N70AMIRRORX0；在Y轴镜像的基础上X轴再镜像

N80L10；轮廓镜像两次加工

N90MIRROR；取消镜像功能

…

8．可设定的零点偏置

（G54~G59/G500/G53/G153）

9.可编程的工作区域限制

（G25、G26、WALIMON、WALIMOF）

10.快速点定位G00指令

指令格式：G00X＿Y＿Z＿；

11.带进给率的直线插补G01指令

指令格式：G01X＿Y＿Z＿F＿；

注：F＿进给速度，初始状态为㎜/min。

编程：

G01XYZF；直角坐标系

G01AP=RP=F；极角坐标系

G01AP=RP=ZF；柱面坐标系（三维）

说明：另外还可以使用角度ANG=进行线性编程

图1-17

编程举例（见图1-17）

N5 G00 G90 G54 X40 Y48 Z5 S500 M03；刀具快速移动到P1三轴同时运动，主轴转速=500r/min，顺时针旋转

N10 G01 Z-12 F100；进刀到Z-12mm，进给速度为100mm/min

N15 X20 Y18 Z-10；刀具在空中沿直线运行到P2

N20 G00 Z100；快速移动抬刀

N25 M05

N30 M30；程序结束

12.圆弧插补：G02、G03功能

G02——顺时针方向圆弧插补；

G03——逆时针方向圆弧插补。

图1-19用G02/G03圆弧编程的方法（举例：X/Y轴）

编程

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/G03AR=X Y；圆心角和圆弧终点

G02/G03 AR=RP；极坐标和极点圆弧

CR=-中的负号说明圆弧段大于半圆；

CR=+中的正号说明圆弧段小于或等于半圆

13.螺旋插补（G2/G3、TURN）

14.回参考点（G74）

编程举例：

N10 G74 X1=0 Y1=0 Z1=0；

说明：程序段中X1、Y1和Z1（在此=0）后编程的数值不识别，必须写入。

15．G04暂停

编程：

G4F；暂停时间（s）

G4S；暂停主轴转速

16．F进给率

编程：

F；每分钟的进给率

进给率F的单位由G功能确定，即G94和G95。

G94——直线进给率，单位mm/min；

G95——旋转进给率，单位mm/r（只有主轴旋转才有意义）。

17.S主轴转速/旋转方向

M3——主轴正转

M4——主轴反转

M5——主轴停止

18.刀具补偿

19．刀具T

用T指令编程可以选择刀具。有两种方法来执行：一种是用T指令直接更换刀具，另一种是仅仅进行刀具的预选，换刀还必须由M06来执行。选择哪一种，必须在机床参数中确定。

20.刀具补偿号D

一个刀具可以匹配1～9几个不同补偿的数据组（用于多个切削刃）。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自动生效；如果编程D0，则刀具补偿无效。

21．G41/G42/G40刀尖半径补偿功能

（1）刀尖半径补偿若刀具在所选择的平面（G17～G19平面）中带刀具半径补偿工作。

编程：

G41G00/G01X_Y_；刀具半径左补偿

G42G00/G01X_Y_；刀具半径右补偿

判定：沿着刀具运动方向看，刀具在工件切削位置左侧称左补偿；刀具在工件切削位置右侧称右补偿。见图1-29。

图1-29 G41、G42的判定

（2）取消刀尖半径补偿（G40）用G40取消刀尖半径补偿

（3）刀具半径补偿的作用刀具半径补偿除方便编程外还可以用改变刀补大小的方法，实现同一程序进行粗、精加工。

粗加工刀补=刀具半径+精加工余量

精加工刀补=刀具半径+修正量

22.子程序

子程序的结构与主程序的结构一样，子程序也是在最后一个程序段中用M2结束序运行，子程序结束后返回主程序。

程序结束除了用M2指令外，还可以用RET指令结束子程序。

23.辅助功能M

常用辅助功能M指令见表1-1。

二、刀具下刀、进退刀方式的确定

1.刀具下刀方式

2.刀具的进退刀方式

进退刀方式在铣削加工中是非常重要的，二维轮廓的铣削加工常见的进退刀方式有垂直进刀、侧向进刀和圆弧进刀方式。

三、固定循环

1．中心钻孔（CYCLE82）

CYCLE82（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB），各参数意义如下：

编程举例如图1-37

G54G17G90；工件基本坐标系设定

T1D1；刀具选择

G00X0Y0M03S800

Z100

Z50

CYCLE82(20.,0,5.,-35.,35.,0.1)；调用钻孔循环

M05

M02

图1-37中心钻孔

83深孔钻削

CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，

DAM，DTB，DTS，FRF，VARI），

各参数意义如下：

编程举例 如图1-37

T1D1；刀具选择

G54G90G0F200；工件基本坐标系设定

X0Y0

Z50

M3S1200

M8

CYCLE83(50.,0.,2.,-35.,35.,-5.,5.,1.,0.1,0,0.5,1.)；

调用钻孔循环

G00Z50.；

M05；

M09；

3．刚性攻螺纹CYCLE84

CYCLE84（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDAC，MPIT，PIT，POSS，SST，SST1），各参数意义如下：

编程举例（图1-42）

T1D1；刀具选择

G54G90G0F200；工件基本坐标系设定

X0Y0;

Z50.;

M03S300;

M08;

CYCLE84(50.,0.,2.,-34.,20.,,4,16.,,0.,40.,80.)；调用攻螺纹循环

Z50.;

M05;

M09;

M02;

图1-42

4．铰孔CYCLE85

CYCLE85（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，FFR，RFF），各参数意义如下;

编程举例(如图1-37)

G54G90G17；；工件基本坐标系设定

G00X0Y0Z100M03S300；

T5D1；刀具选择

Z50.;

CYCLE85(50.,0,2.,-33.,33.,0.3,40,80)；调用铰孔循环

M05；

M02；

5.镗孔CYCLE86

CYCLE86（RTP，RFP，SDIS，DP，DRP，DTB，SDIR，RPA，RPO，RPAP，POSS）各参数意义如下：

编程举例如图1-45

T1D1；刀具选择

G54G90G00X0Y0F200；基本工件坐标系设定

Z50；

M03S600；

M08；

CYCLE86(50.,0.,2.,-32.,32.,0.5,3,0.,0.,0.,0.)；调用镗孔循环

Z50.；

M05；

M09；

M02；

图1-45

6．带停止镗孔CYCLE88

CYCLE88（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR），各参数意义如下：

7．钻孔样式循环

排孔HOLES1指令中参数意义：

SPCA参考点横坐标

SPCO参考点纵坐标

STA1孔中心轴线与横轴角度

FDIS从参考点到第一个孔距离

DBH孔间距

NUM孔数

圆周孔HOLES2指令中参数意义：

CPA圆周孔中心的横坐标

CPO圆周孔中心的纵坐标

RAD圆周孔的半径

STA1起始角度

INDA孔的角度增量

NUM孔数

编程举例：行孔钻削编程举例

N10MCALLCYCLE82（…）；钻削循环82

N20HOLES1（…）；行孔循环，每次到达孔位置之后，使用传送参数执行CYCLE82（…）循环

N30MCALL；结束CYCLE82（…）的模调用

8.铣槽模式

铣模式圆弧槽SLOT1指令中参数的意义：

RTP返回平面（绝对值）

RFP参考平面（绝对值）

SDIS安全距离

DP圆形槽深度（绝对值）

（DPR）圆形槽深度（增量值）

NUM圆形槽个数

LENG圆形槽的长度

WID圆形槽的宽度

CPA圆弧槽中心横向坐标

CPO圆弧槽中心纵向坐标

RAD圆弧槽中心线的半径

STA1起始角度

INDA增量角度

FFDZ向进给率

FFP1切削走刀进给率

MID每次切削进给的最大进给深度

CDIR沟槽铣削方向（2：G2；3：G3）

FAL精加工余量

VARI加工类型：0=完全/1=粗加工/2=精加工

MIDF精加工深度

FFP2精加工进给率

SSF精加工的转速

编程举例如图1-50所示，有四个圆形槽：长30㎜，宽15㎜和深23㎜。安全距离是1㎜，精加工余量是0.5㎜，铣削方向是G02，最大进给深度是6㎜。完整加工这些槽并在精加工时进给至槽深。

图1-50圆形槽图

N10G17G90T1D1S600M03；

N20G0X20Y50Z5；回到起始位置

N30SLOT1(5.,0,1.,-23.,,4.,30.,15.,40.,45.,20.,45.,90.,50,60,6.,2.,

0.5,0,,30.,);循环调用，参数VARI,MIDF,FFP2和SSF省略

…；

N60M30；程序结束

铣模式圆周槽SLOT2编程样式（见图1-51）

RTP返回平面（绝对值）

INDA增量角度

RFP参考平面（绝对值）

FFDZ向进给率

SDIS安全距离

FFP1切削时的进给率

DP圆周沟槽深度（绝对值）

MID每次切削进给的最大进

DPR圆周沟槽深度（增量值）

给深度

NUM圆周槽个数

CDIR圆弧槽铣削方向（2：G02；3：G03）

AFSL沟槽的角度

WID圆周槽宽度

CPA圆弧槽中心横向坐标

FAL精加工余量

CPO圆弧槽中心纵向坐标

VARI加工类型：0=完全/1=粗加工/2=精加工

RAD圆槽中心线的半径

STA1起始角度

MIDF精加工深度

FFP2精加工进给率

SSF精加工的转速

图1-51铣模式圆周槽SLOT2图

编程举例：如图1-52所示，此程序可以用来加工分布在圆周上的3个圆周槽，该圆周在XY平面中的中心点是X60Y60,半径是42㎜。圆周槽具有以下尺寸：宽15㎜，槽长对应的角度为70度，深23㎜。起始角为0度，增量角为120度。精加工余量为0.5㎜，Z轴安全高度为2㎜，最大进给深度为6㎜。执行精加工

时进给至深度。

图1-52圆周槽图

程序

N10G17G90T1D1S600M3；

N20G00X60Y60Z5；回到起始点

N30SLOT2（2，0，2，-23，，3，70，15，60，65，42，0，120，50，60，6，2，0.5，0，，30，）；循环调用：参考平面＋SDIS=返回平面，参数VARI,MIDF,FFP2和SSF省略

…；

N60M30；程序结束

第三节 常用指令的综合应用

课题一 刀具补偿、切入方式练习

图1-53所示起刀点在工件上方50㎜处（起始高度）。切深为10㎜，完成外形铣削。

图1-53

程序：;

T1D1；φ16mm立铣刀

G90G54G00X0Y-40.0S500M03；

Z50.0；

Z10.0；

G01Z-10.0F50；

G41X10.0；加刀补

G03X0Y-30.0CR=10.0；圆弧切入

G02X0Y-30.0I0J30.0；

G03X-10.0Y-40.0CR=10.0；圆弧切出

G01G40X0；去刀补

G00Z50.0；

M05；

M30；

课题二 完成图1-56所示零件孔的加工。

1.工艺分析

此例可采用三种方法完成孔的加工。由于孔精度要求不高，故可采用Φ8mm钻头一次钻至尺寸。

2．加工用刀具

钻孔T1Φ8mm钻头

图1-56

3．加工方法和程序编制

方法一：孔位按坐标点给出

;

T1D1;Φ8mm钻头

G90G54G0X0Y10.M3S600;

Z50.;

G1Z10.F100;

MCALLCYCLE82(10.,0,5.,-12.,,0.1);模态调用中心钻孔循环

X24.749Y34.749;

X-24.749;

Y-14.749;

X24.749;

MCALL;取消模态调用

G0Z50.;

M5;

G74Z1=0;

M30;

方法二：使用圆周孔模式HOLES2

;

T1D1;Φ8mm钻头

G90G54G0X0Y10.M3S600;

Z50.;

G1Z10.F100;

MCALLCYCLE82(10.,0,5.,-12.,,0.1);模态调用中心钻孔循环

HOLES2(0,10.,35.,45.,90.,4);圆周孔模式

MCALL;取消模态调用

G0Z50.;

M5;

G74Z1=0;

M30;

方法三：使用坐标平移、坐标旋转、极坐标确定孔位完成加工

;

T1D1;Φ8mm钻头

G90G54G0X0Y0M3S600;

Z50.;

G1Z10.F100;

TRANSX0Y10.;坐标平移至X0Y10.

AROTRPL=45.;附加旋转45°

MCALLCYCLE82(10.,0,5.,-12.,,0.1);模态调用中心钻孔循环

G111X0Y0;极点在X0Y0

AP=0RP=35.;极角为0，极径为35㎜

AP=90.;

AP=180.;

AP=270.;

MCALL;取消模态调用

ROT;

G0Z50.;

M5;

G74Z1=0;

M30;

第四节 典型零件的加工

综合实例平面凸轮加工

如图1-62所示，零件材料为45钢，外形及内孔已加工至尺寸。现编制程序完成凸轮槽的加工。

图1-62平面凸轮

1．工艺分析

此零件凸轮槽由直线和圆弧组成，槽两侧面表面粗糙度值较小。槽侧面要求与Ø360mm底面垂直，槽的轮廓度公差为0.1㎜。根据零件图样要求，此零件采用两孔一面定位装夹（批量生产）或螺钉压板装夹（单件生产）。零点设置如图1-62所示。

2．确定加工工序和选择刀具

零件加工步骤：

（1）粗铣槽T1Φ25平底刀铣槽深至18.8㎜，槽宽25㎜

（2）精铣槽T2Φ20平底刀铣槽深至19㎜，槽宽至尺寸

3.基点坐标

根据零件图所给定的尺寸和几何图形，利用“基点的直接计算”和CAD作图测量的方法，求出基点的坐标值。

图1-63基点坐标

（1）槽粗加工基点的坐标基点

（2）槽精加工基点的坐标

加工轨迹：1点下刀，2点加刀补（左刀补G41），3点圆弧切入，依次加工外侧轮廓（H-G-F-E-D-C-B-A-3）。然后圆弧切入4点，再依次加工内侧轮廓（A2-B2-C2-D2-E2-F2-G2-H2-4），圆弧切出至2点，回1点去刀补。1、2、3、4点的坐标分别为：1（-91.0，0）、2（-91.0，14.0）、3（-105.0，0）、4（-77.0，0）。

外侧轮廓基点的坐标基点

内侧轮廓基点的坐标基点

4.加工程序（见教材）

第五节参数编程的应用

一、参数编程

1．R参数

2．程序跳转

（1）标记符——程序跳转目标

（2）绝对跳转

（3）有条件跳转

IF条件GOTOFLabe1;向前跳转

IF条件GOTOBLabe1;向后跳转

比较运算编程举例：

N10IFR1>1GOTOFMARKE1;

…

N10IFR45==R7+1GOTOBMARKE2;

…

一个程序段中有多个条件跳转：

…

N20IFR1==1GOTOBMA1IFR1==2GOTOFMA2；

…

注释：第一个条件实现后就进行跳转

3．编程实例

实例1完成圆弧上点的移动。如图1-76所示

设定：

起始角30º

圆弧半径32㎜

位置间隔10º

点数12

圆心位置，X方向R5=60㎜

圆心位置，Y方向R6=50㎜

图1-76圆弧上点的移动

程序：

N10R1=30R2=32R3=10R4=12

R5=60R6=50;

N20MA1:G0X=R2*COS(R1)+R5

Y=R2*SIN(R1)+R6;

N30R1=R1+R3R4=R4-1;

N40IFR4>0GOTOBMA1;

N50M2;

实例2铣削圆孔，如图1-77所示

参数设定：

圆心X轴坐标值R1

圆心Y轴坐标值R2

圆孔半径R3

接近圆弧半径R4

起始平面R5

安全平面R6

圆孔深R7

图1-77铣削圆孔

例如精铣中心为（100，50），半径为40㎜、深为20㎜的圆孔。刀具为Ø25㎜平刀。

;

T1D1M6;

G90G54G0X0Y0M3

S400;

R1=100.;

R2=50.;

R3=40.;

R4=20.;

R5=50.;

R6=10.;

R7=-20.;

LXYK;;

M5;

M30;

;

G0X=R1Y=R2;

Z=R5；Z=R6;

G1Z=R7F100;

R10=R3-R4;

R11=R1-R10;

R12=R2+R4;

G41X=R11Y=R12;

R13=R1-R3;

G3X=R13Y=R2J=-R4;

G3I=R4;

R14=R2-R4;

G3X=R13Y=R14I=R4;

G1G40X=R1Y=R2;

G0Z=R5

M17;

第六节SIEMENS系统数控铣床的操作

一、系统操作

1.机床操作面板(见图1-79)

图1-79SIEMENS802D操作面板

2.系统控制面板(见图1-80)

如下图所示：用操作键盘结合显示屏可以进行数控系统操作

图1-80

3.机床回零操作方式

4.自动加工操作方式

1）先将机床回零。

2）选择一数控程序。

3)设置运行程序时的控制参数。

4）在控制面板上按下5)通过执行化。

6）也可以按7）按复位键进入单行执行状态，每按可使程序重置。

一次，执行一行程序。

、暂停，进入自动加工模式。

命令来控制程序的运行、停止，同时状态栏也随之变5.手动/连续加工操作方式

6.手动/单步加工操作方式

（手动数据输入）操作方式

二、数控程序处理

1.程序管理

2.新建一个程序

3.编辑程序

1）在程序管理界面中，用找到要修改的程序，点击“打开”软键进入程序编辑界面，对程序进行编辑和修改；在“手动”、“自动”或“MDI”状态下，点击“程序”键，也可进入当前已打开的程序，进行编辑和修改。

键用于删除字符。 2）按方向键移动光标；按数字/字母键将数据输入；按3）在编辑菜单中，按下“标记”软键，用方向键移动光标，可选择一个文本程序段，此时可对所选程序段进行“删除”、“复制”、“粘贴”等操作。

4.插入固定循环

在程序编辑界面中，点击

三、程序的输入和输出及轨迹查看

1.查看轨迹

2.程序导入、导出

操作是按下“PROGRAMMANAGER”软键打开“程序管理器”，进入数控程序主目或软键，可插入不同的加工循环。

录。按“读出”软键可读出存储零件程序。按“读入”软键可装载零件程序。按“启动”软键可启动输入、输出过程。按“全部文件”软键可选择所有的文件。按“停止”软键可终止操作。

四、参数设置

1.零偏参数设置输入和修改零偏值

2.刀具参数设置

（1）新建刀具

（2）新建刀沿

（3）移到相邻刀具/刀沿

（4）搜索刀具

（5）删除刀具用“T>>”或“<