微型数控铣床使用说明书2008-05-19

1、三坐标微型铣床与数控系统使用说明书山东理工大奥星教学设备公司目 录第一部分、 概述.2一、特点.2二、用途.2三、性能.3第二部分、 数控系统操作使用说明.4一、数控系统的组成. 4二、数控系统的操作.52.1 数控系统开机及关机.5 2.2 数控系统的功能选择与操作.5第三部分、 程序编制使用说明.13第一章、指令系统 .13一、常用基本指令.13二、指令的说明与编程方法.131、与坐标系相关的指令.132、运动控制指令.143、辅助功能M功能.194、主轴功能S功能.19第二章、程序编制.20一、程序结构与格式.201、程序的结构.202、程序段的格式. 20二、编程举例.22第四部分、设

2、备维护. .23第五部分 、服务承诺及声明24第一部分、 概述CNC/Sdut-型微型数控铣床，是山东理工大学最新研制的数控技术实验和培训用数控机床。该机床由自行研制的具有自主知识产权的基于Windows的开放式计算机数控系统和微型铣床组成。该微型机床能够实现三轴联动控制，具有直线插补、圆弧插补、MDI运行、手动、模拟运行、自动运行、加工轨迹动态显示、程序动态显示等基本功能，采用ISO规定的数控加工代码编程，同一台计算机既是编程系统又是数控系统，可以完成从复杂型面的造型、自动编程、加工模拟仿真到数控实验、数控机床使用操作培训的全过程，是科研院所、高等院校、高职学院理想的实验和实训设备。该微型数

3、控铣床的研制和推广，对于改变我国数控技术人才的培养模式，降低培养成本、缩短培养周期，将具有重大的意义。一、特点(1)、高性能的基于Windows的开放式计算机数控系统，既是编程系统又是数控系统，可以完成从造型、编程（可以安装各种CAD/CAM软件，如: MasterCAM、UG等软件），加工模拟仿真到数控实验、数控机床使用操作培训的全过程。同时该系统还具有网络通讯功能，数控系统之间可以组成局域网，从而建立数控实验、培训网络多媒体教室，实现了CAD/CAM、CNC和网络通讯的一体化；(2)、高精度的步进驱动和高精度的滚珠丝杠以及小的脉冲当量(2.5)，保证了机床的高精度；(3)、高精度的直流无刷

4、调速电动机，实现了主轴无级调速；(4)、外型美观大方，有良好的人机操作界面，操作使用方便；(5)、体积小，一个100m2教室可以容纳20台微型数控铣床，数控铣床可以放在课桌上，数控实验与培训可以从实验室和车间转移进教室；(6)、购买和使用成本低，其价格只有一般数控铣床价格的几分之一，加工材料为石蜡等可重复利用材料；(7)、操作使用安全，不会因操作失误而造成设备损坏或人身伤害。二、用途(1)、高职学院和中级技术学校的数控编程（CAD/CAM）和数控机床操作的实验与实训；(2)、各类高校相关专业、科研院所对现代加工（数控与CAD/CAM）技术研究的实验验证；(3)、各类高校的数控技术、机电一体化技

5、术及自动控制技术专业的综合实验；(4)、各类高校机制、模具及其他相关专业开展数控机床结构及控制原理、数控编程及机床操作、CAD/CAM等专业课程的实验与实训；(5)、企业数控技术人员的数控机床编程、操作使用培训；三、性能(1)、三轴联动(2)、自动、手动、手动、单段、模拟运行等功能齐全；(3)、Windows菜单式汉字操作界面；(4)、网络通讯：任意两台数控系统之间可以通过无线局域网进行通讯，进行加工程序和信息的交换。老师所用的数控系统除了也处于局域网之中，还与投影仪相连和音响设备相连。(5)、程序容量是计算机硬盘剩余空间的容量，可达60G；(6)、数控机床尺寸和性能参数：l 工作行程：XYZ

6、：908060（mm）；l 机床外型尺寸：长宽高：380240410（mm）；l 可控制轴数 3轴（X、Y、Z）l 可联动轴数 3轴（X、Y、Z）l 最小设定单位 0.0025mml 最小移动单位 0.0025mml 最大移动速度 6000mm/minl 切削速度 5-3000 mm/minl 主轴电动机功率：100w；l 主轴转速范围：1003000r/min；第二部分、 数控系统操作使用说明一、数控系统的组成 图2-1 数控系统组成该数控机床有三部分组成：计算机与驱动电源（如图2-1所示）。计算机是数控系统的主机（称为计算机数控系统），计算机数控系统通过控制卡、驱动电源对机床进行控制。 图

7、2-2 系统操作界面图2-2是计算机数控系统的操作界面。在这个界面可划分为操作按钮区、加工轨迹显示区（程序编辑区）、程序显示区，坐标显示区，参数显示区。数控系统的功能有三级操作菜单，如图2-3所示。 图2-3 系统各级操作菜单二、数控系统的操作2.1 数控系统开机及关机2.1.1开机步骤：l 打开计算机电源（开机），等待操作界面图2-2的出现；l 操作界面图2-2出现后，打开驱动电源前面板电源开关，然后再打开主轴开关，此时整个数控系统启动完成；2.1.2关机步骤l 关闭驱动电源的电源开关和主轴电源l 在图2-2 所示的操作界面上，按软按键“退出”，则出现图2-4所示的界面，新出来两个按钮“退出

8、”和“关机”，如果选择“关机”，则控制系统自动关机，如果选择“退出”，则只是退出计算机的数控功能，此时的关机按计算机常规的关机步骤进行操作。 图2-4 关机界面2.2 数控系统的功能选择与操作数控系统的主要包括参考点、程序、手动、MDI、模拟、自动和退出六个功能，下面对这些功能的操作进行介绍。2.2.1参考点操作按“参考点”对应的按键ESC，出现操作界面如下所示。该操作方式下，有两项功能可以实现：坐标清零、回零位。如图2-5所示。图2-5 参考点功能模块的菜单项l 坐标清零操作：按下坐标清零按钮，出现如图2-6所示的界面。按“X清零”按钮，则X的当前坐标值被清零，按“Y清零”按钮，则Y的当前坐

9、标值被清零，同样，按“Z清零”按钮，则Z的当前坐标值被清零。按返回键则返回上一级菜单。图2-6 坐标清零l 回零操作：在图2-5的状态下，按下回零操作按钮，出现如图2-7所示的操作界面。如果三个坐标所显示的坐标值不为“0”，按“X回零”按钮，则工作台沿X坐标移动，回到X值的零点位置；按“Y回零”按钮，则工作台沿Y坐标移动，回到Y轴的零点位置；同样，按“Z回零”按钮，则移动滑台沿Z坐标移动，回到Z轴的零点位置。按返回键则返回上一级菜单。图2-7 坐标回零2.2.2程序功能操作按下“程序”按钮，出现的操作界面如图2-8所示。在该操作界面下可以完成程序的建立或选择、编辑、存储等功能。图2-8 程序l

10、 按下“新建”按钮，则自动进入程序的编辑状态，如图2-9所示。程序通过键盘进行程序的输入和编辑，跟普通的文本编辑器相同，这里不再介绍。程序输入和编辑完成后，按“存储”按钮，出现图2-10所示的界面，在文件名输入编辑条中输入带“.nc”后缀的程序名，按“Enter”键，则新建的程序得到保存。 图2-9 程序编辑图2-10 程序存储l 按下程序操作状态下，按“选择”按钮，则出现程序选择的界面，如图2-11所示。此时可以使用鼠标或使用按键“”、“”、“Enter”，通过对驱动器、子目录的选择，找到要调入的程序（后缀为.NC的文本文件），单击程序名则程序即被调入。程序调入后，程序的内容会出现在显示器右

11、面窗口中，如图2-12所示。在程序选择操作完成后，按“编辑”键则进入对所选程序的编辑状态。图2-11 程序选择图2-12 程序选择后的显示2.2.3 手动方式操作在主菜单下，按下“手动”按钮，出现如图2-13所示的界面。此时，按“+X手动”按钮，则工作台沿+X方向移动；按“-X手动”按钮，则工作台沿-X方向移动；按“+Y手动”按钮，则工作台沿+Y方向移动；按“-Y手动”按钮，则工作台沿-Y方向移动；按“+Z手动”按钮，则主轴滑台沿+Z方向移动；按“-Z手动”按钮，则主轴滑台沿-Z方向移动。手动速度的调节通过键盘右面的“+”、“-”键进行调节，按“+”键手动速度增大，按“-” 键手动速度减小。手

12、动速度的大小在显示器界面的右上部显示。图2-13 手动模块的菜单项2.2.4 MDI方式操作 在主菜单下，按下“MDI”操作按钮，出现图2-14所示的界面，系统进入加工指令的输入状态。图2-14 MDI模块的菜单项此时通过键盘输入加工指令或加工程序。在加工指令或加工程序输入完毕后，按“运行”按钮，则系统按照输入的加工指令或加工程序开始运行，如图2-15所示。在程序或指令的运行过程中，按“暂停”按钮则运行停止。在“暂停”的状态下，按“继续”按钮，则系统继续运行。如果按“结束”按钮，则系统在结束当前运行状态的同时，返回主菜单。图2-15 MDI模块的运行操作界面MDI方式操作下，编辑区输入的内容可

13、以是完整的大段加工程序，也可以是单条或多条加工指令。如果是完整的加工程序，系统运行时同下面要介绍的“自动运行” 基本相同，区别是MDI方式下程序只能执行一次，执行完后程序就消失。如果需要再运行此程序，则此程序需要再次通过键盘输入。因此，一般大程序的运行，一般是先通过编辑输入并保存，再在“自动运行”方式下调用运行，这样程序可以反复使用。在MDI方式下，对如果输入的是坐标移动指令，如果走直线、并按绝对坐标（G90）方式运行，则G90也可以省略，如：G01 X_ _ Y_ _ Z_ _ F_ _，等同于G90 G01 X_ _ Y_ _ Z_ _ F_ _；按相对坐标（G91）方式运行，G91指令不

14、能省略。另外，不论G90还是G91方式下，F_ _都不能省略。 2.2.5 模拟方式操作在加工程序已经输入或选择调入的情况下，且在加工程序的显示条中出现了程序名，此时主菜单中“模拟”操作按钮由无效操作状态变为有效操作状态，按下“模拟”操作按钮，则出现图2-16所示的界面。此时按下“模拟运行”按钮，程序开始运行，如图2-17。随着程序的执行，程序逐条变色显示的同时加工轨迹也动态显示。运行过程中，按“暂停”按钮，程序暂停执行，按“继续”则程序继续往下执行。按下“单段停”按钮，则程序按段执行，每执行完一个程序段即停止运行，按“继续”按钮，在执行下一段程序，执行完又停止。按下“连续”按钮，程序则恢复连

15、续运行状态。按“结束”按钮，模拟运行状态结束，返回主菜单。执行“单段停”功能，可以单程序段运行，一般用于程序的逐段检查。 图2-16 模拟功能模块的菜单项 图2-17 模拟运行的操作界面“模拟”运行状态下，程序的执行速度要比实际运行时快得多，数控系统也不带动机床运转，只用于通过运行检查程序。2.2.6自动方式操作在加工程序已经输入或选择调入的情况下，且在加工程序的显示条中出现了程序名，此时主菜单中“自动”操作按钮由无效操作状态变为有效操作状态，按下“自动”操作按钮，则出现图2-18所示的界面。此时按下“自动运行”按钮，程序开始运行，如图2-19所示。随着程序的执行，程序逐条变色显示的同时加工轨

16、迹也动态显示。运行过程中，按“暂停”按钮，程序暂停执行，按“继续”则程序继续往下执行。按下“单段停”按钮，则程序按段执行，每执行完一个程序段即停止运行，按“继续”按钮，在执行下一段程序，执行完又停止。按下“连续”按钮，程序则恢复连续运行状态。按“结束”按钮，自动运行状态结束，返回主菜单。“自动”运行一般用于工件的实际加工。 图2-18 自动方式的菜单项 图2-19 程序运行的操作界面“自动运行”状态下，程序的实际执行速度=程序给定的速度速度倍率，因此在加工程序执行的过程中，可以通过改变速度倍率的大小，调节实际的进给速度。速度倍率的数值可以随时调整，按键盘右边的“*”键速度倍率增大，按“/” 键

17、速度倍率减小。在加工程序执行的过程中，主轴的实际转速=程序给定的速度主轴速度倍率，程序给定的速度与主轴速度倍率两者的乘积共同决定主轴转速的大小，因此在加工程序执行的过程中，可以通过改变主轴速度倍率的大小，调节实际的主轴转速。主轴速度倍率的数值同样可以随时调整，按键盘右边的“Insert”键转速速度倍率增大，按“Delete” 键主轴速度倍率减小。 2.2.7通过键盘中的小键盘设置系统数值“* ”和“/”分别为增加和降低“速度倍率”，其活动范围为0%-200%；“+”和“-”分别为增加和降低“手动速度”，其活动范围为1-800；“Insert”和“Delete”分别为增加和降低“转速倍率”，其活

18、动范围为0%-160%；“PageUp”和“PageDown”分别为增加和降低“主轴转速”，其活动范围为0-3000。第三部分 程序编制使用说明第一章、指令系统一、常用基本指令G00：快速点定位G01：直线插补G02：顺时针方向圆弧插补G03：逆时针方向圆弧插补G04：延时G40：刀具补偿/刀具偏置注销G41：刀具半径补偿左G42：刀具半径补偿右G43：刀具长度补偿正G44：刀具长度补偿负G49：刀具长度补偿注销G90：绝对尺寸G91：增量尺寸G92：预置寄存（工件坐标系的设定）M02：程序结束M03：主轴正转M05：主轴停转M30：程序结束并返回到开始状态S 主轴转速二、指令的说明与编程方法

19、1、与坐标系相关的指令（1）、绝对坐标和相对坐标指令G90，G91G90表示程序段的坐标字按绝对坐标编程。G91表示程序段的坐标字按增量坐标。一般数控系统在初始状态（开机时状态）时自动设置为G90绝对值编程状态。如图3-1所示，从A点走到B点用以上两种方式 编程分别如下：G90 G01 X30.0 Y60.0 F100；G91 G01 X-40.0 Y30.0 F100； 图3-1 G90、G91编程举例（2）、坐标系设定指令G92在使用绝对坐标指令编程时，必须先建立一坐标系，用来确定绝对坐标原点（又称编程原点）设在距刀具现在的位置多远的地方，或者说要确定刀具起始点在坐标系中的坐标值。这个坐标

20、系就是工件坐标系。如图3-2所示。编程格式：G92 XYZ；例：G92 X150.0 Y300.0 Z200.0；坐标值X、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。该指令把这个坐标寄存在数控系统的存储器内。G92指令是一个非运动指令，只是设定工件坐标系原点，设定的坐标系在机床重开机时消失。 图3-2 工件坐标的设定 2、运动控制指令（1）、快速点定位指令G00 G00在编程中常用来作快速接近工件切削起点或快速返回换刀点等。其运动速度程序中不设定，由机床原始设置来确定，在设立原始设置的速度为2000mm/min。G00只实现定位作用，所走的路径由当前点到指令设定的位置，其间为直线。编程格式：G0

21、0 XYZ；（2）、直线插补指令G01刀具作两点间的直线运动加工时用该指令，G01指令表示刀具从当前位置开始以给定的速度（切削速度F），沿直线移动到规定的位置。编程格式： G01 XYZF；如图3-3所示为三轴直线插补的空间直线，从A到B的直线插补指令如下：绝对坐标编程： G90 G01 X30 Y40 Z20 F；相对坐标编程： G91 G01 X20 Y30 Z10 F；图3-3 三轴插补的空间直线说明：l G01指令既可双坐标联动插补运动，又可三坐标联动插补运动，当G01指令后面只有两个坐标值时，刀具作平面直线插补，若有三个坐标值时，将作空间直线插补。l G01程序段中，必须含有进给速度

22、F指令，否则机床不运动；l G01和F指令均为续效指令。（3）、圆弧插补指令G02，G03 圆弧插补，G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补，刀具能够进行圆弧插补的平面为XY平面，从Z坐标轴的负方向（-Z）看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。编程格式：式中，X、Y为圆弧的终点坐标值。在G90状态，X、Y中的两个坐标字为工件坐标系中的圆弧终点坐标。在G91状态，则为圆弧终点相对于起点的距离。在G90或G91状态，I、J中的两个坐标字均为圆弧圆心相对圆弧起点在X、Y轴方向上的增量值，也可以理解为圆弧起点到圆心的矢量（矢量方向指向圆心）在X、Y轴上的投影。I、J为零时可以省略。R为

23、圆弧半径，R带“”号，取法：若圆心角Q180，则R为正值；若180Q360，则R为负值。如图3-4所示，用G02、G03指令对所示的圆弧进行编程，设刀具从A点开始沿A、B、C切削。用绝对值尺寸指令编程： G92 X200 Y140 Z0；G90 G03 X140 Y100 I-60 J0 F100；G02 X120 Y60 I-50 J0；用增量尺寸指令编程：G91 G03 X-60 Y60 I-60 J0 F100；G02 X-20 Y-40 I-50 J0； 图3-4 G02、G03编程举例（4）、暂停指令G04G04指令可使刀具作暂短的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。格式：

24、G04 F 地址码F为暂停时间，其中F后面可用带小数点的数，单位为s，如G04 F5表示在前一程序执行完后，要经过5s以后，后一程序段才执行。例如，图3-5为锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。程序如下：G91 G01 Z-7.0 F60；G04 F5.0； （刀具在孔底停留5s） G00 Z7.0； 图3-5 G04编程举例 （5）、刀具半径补偿指令G41，G42，G40在编制轮廓切削加工的场合，一般以工件的轮廓尺寸为刀具轨迹编程，这样编程加工简单，即假设刀具中心是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径），如图3-6所示。利用刀具半径补偿功能可以方便地实现这一

25、转变，简化程序编制，机床可以自动判断补偿的方向和补偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。G41指令刀具左偏置：即沿刀具进刀方向看去，刀具中心在零件轮廓的左侧（如图3-7）所示。G42指令刀具右偏置：即沿刀具进刀方向看去，刀具中心在零件轮廓的右侧（如图3-7）所示。 G41 G42 图3-6 刀具的半径补偿 图3-7 刀具的补偿方向G40取消刀补。例：G90 G41 G01 X50 Y40 F100 D20；或 G90G41 G00 X50 Y40 D20；其中D后面的数据20为偏置量（刀具半径）。G41、G42、D均为续效代码。（6）刀具长度补偿指令G43、G44、G49 刀

26、具长度补偿指令一般用于刀具轴向（Z方向）的补偿，它使刀具在Z方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时，可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，加工出所要求的零件尺寸。以图3-8 所示钻孔为例，图a）表示钻头开始运动位置，图b）表示钻头正常工作进给的起始位置和钻孔深度，这些参数都在程序中加以规定，图c）所示钻头经刃磨后长度方向上减少（1.2），如按原程序运行，钻头工作进给的起始位置将成为图c）所示位置，而钻进深度也随之减少（1.2）。要改变这一状况，靠改变程序是非常麻烦的，因此规定用长度补偿的方法解决这一问题，图d）表示使用长度补偿后，钻头工作进

27、给的起始位置和钻孔深度。在程序的运行中，让刀具实际的位移量比程序给定值多运行一个偏置量（1.2），而不用修改程序即可以加工出程序中规定的孔深。a） b） c） d）图3-8 刀具的长度补偿举例编程格式：G43为刀具长度正补偿。G44为刀具长度负补偿。 Z目标点坐标。 H刀具长度补偿值的存储地址，H后面的数字为补偿量。 使用G43、G44时，不管用绝对尺寸还是增量尺寸指令编程，程序中指定的Z轴移动指令的终点坐标值，都要与H后面的偏移量进行运算。G43时相加，G44时相减。然后把运算结果作为终点坐标值进行加工。G43、G44均为模态代码。G49为取消刀具补偿。3、辅助功能M功能（1）程序停止功能M

28、00在完成程序段的其他指令后用以停止主轴、冷却液，使程序停止。如编程者想要在加工中使机床暂停（检验工件、调整、排屑等），使用M00指令，按“继续”操作按钮后，继续执行后续程序。（2）选择停止指令M02程序运行结束。（3）主轴控制指令M03，M05M03指令的功能是控制主轴的正转。M05指令的功能为控制主轴停转。（4）指令M30程序执行完毕后，程序返回第一个程序段，准备下一次的执行。4、主轴功能S功能主轴S功能用于控制主轴的转速格式 S_ 如：S1200，设定主轴的转速为1200 r/min。第二章、程序编制一、程序结构与格式1、程序的结构一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。

29、例如： XXXNC 程序名称N10 G92 X40 Y30 Z0； N20 G90 G00 X28 S800 M03；程序内容N30 G01 X-8 Y8 F200；N40 X0 Y0； N50 X28 Y30； N60 G00 X40；N70 M02； 程序结束 （1） 程序名。每一个程序都要有程序名，以便进行程序检索。程序名可以是汉字，也可以是字符串，后缀为 .NC（2） 程序内容。 程序内容部分是整个程序的核心，它有许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成，它表示数控机床要完成的全部动作。（3） 程序结束。 程序结束是以程序结束指令M02，作为程序结束的符号，用来结束零件加工。2、

30、程序段的格式 零件的加工程序是由许多程序段组成的，每个程序段由程序段号、若干个数据字和程序段结束字符组成，每个数据字是控制系统的具体指令，它是由地址符、特殊文字和数字集合而成，它代表机床的一个位置或一个动作。程序段格式是指一个程序段中字、字符和数据的书写规则。目前国内外广泛采用字-地址可变程序段格式。所谓字-地址可变程序段格式，就是在一个程序段内数据字的数目以及字的长度（位数）都是可以变化的格式。不需要的字以及与上一程序段相同的续效字可以不写。一般的书写顺序按表1所示从左往右进行书写，对其中不用的功能应省略。 该格式的优点是程序简短、直观以及容易检验、修改。表1 程序段书写顺序格式123456

31、789N-G-X-Y-Z-I-J-R-F-S-M-程序段序号准备功能坐 标 字进给功能主轴功能辅助功能数 据 字例如：N20 G01 X25 Z-36 F100 S300 M03；程序段内各字的说明：（1）程序段序号（简称顺序号）：用以识别程序段的编号。用地址码N和后面的若干位数字来表示。如N20表示该语句的语句号为20。（2）准备功能G指令：是使数控机床作某种动作的指令，用地址G和两位数字所组成。（3）坐标字：由坐标地址符（如X、Y等）、符号及绝对值（或增量）的数值组成，且按一定的顺序进行排列。坐标字的“”可省略。其中坐标字的地址符含义如表2所示。 表2 地址符含义 地 址 码 意 义 X-

32、 Y- Z- 基本直线坐标轴尺寸 I- J- 圆弧圆心在XY平面中的坐标尺寸 R- 圆弧半径值各坐标轴的地址符按下列顺序排列：X、Y、Z（4）进给功能F指令： 用来指定各运动坐标轴及其任意组合的进给量。该指令是续效代码。（5）主轴转速功能字S指令：用来指定主轴的转速，由地址码S和在其后的若干位数字组成。如S800表示主轴转速为800r/min。（6）辅助功能字M指令：辅助功能表示一些机床辅助动作及状态的指令。由地址码M和后面的两位数字表示。如M02、M03、M04、M05、M30等。二、编程举例1、例1 例1.NCN10 G92X30Y30Z5N20 M03 S1000N30 G90G00 X20 Y20 N40 G01Z-5F50N50 G91G01X20F100N60 X0 Y20N70 X-20 Y0N80 X0 Y-20N90 G03X0Y0I10J10N100 G02X0Y20R10N110 G02X20Y0R10N1