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1、1广州数控车床编程手册第一章:编程基础1.1 GSK980TD简介 广州数控研制的新一代普及型车床CNC GSK980TD是GSK980TA的升级产品,采用了32位高性能CPU和超大规模可编程器件FPGA,运用实时多任务控制技术和硬件插补技术,实现m级精度运动控制和PLC逻辑控制。 技术规格一览表 控制轴:2轴(X、Z);同时控制轴(插补轴):2轴(X、Z) 插补功能:X、Z二轴直线、圆弧插补 运动控 制 位置指令范围:-9999.9999999.999mm;最小指令单位:0.001mm 2电子齿轮:指令倍乘系数1255,指令分频系数1255 快速移动速度:最高16000mm/分钟(可选配30
2、000mm/分钟) 快速倍率:F0、25%、50%、100%四级实时调节 切削进给速度:最高8000mm/分钟(可选配15000mm/分钟)或500mm/转(每转进给) 进给倍率:0150%十六级实时调节 手动进给速度:01260mm/分钟十六级实时调节 手轮进给:0.001、0.01、0.1mm三档 加减速:快速移动采用S型加减速,切削进给采用指数型加减速 指令 28种G指令:G00、G01、G02、G03、G04、G28、G32、G33、G34、G40、G41、G42、G50、G65、G70、G71、G72、G73、G74、G75、G76、G90、G92、G94、G96、G97、G98、G
3、99,宏指令G65可完成27种算术、逻辑运算及跳转 攻丝功能;单头/多头公英制直螺纹、锥螺纹、端面螺纹;变螺距螺纹。螺纹退尾长度、角度和速度特性可设定,高速退尾处理;螺纹螺距:0.001500mm或0.0625400牙/英寸 主轴编码器:编码器线数可设定(1005000p/r) 螺纹加工 编码器与主轴的传动比:(1255):(1255) 反向间隙补偿:(X、Z轴)02.000mm 精度 补偿 螺距误差补偿:X、Z轴各255个补偿点,每点补偿量:0.255mm补偿倍率 3刀具补偿:32组刀具长度补偿、刀尖半径补偿(补偿方式C) 对刀方式:定点对刀、试切对刀 刀补执行方式:移动刀具执行刀补、坐标偏
4、移执行刀补 特殊M指令(不可重定义):M02、M30、M98、M99、M9000M9999 其它M指令由PLC程序定义、处理 M 指令 标准PLC程序已定义的M指令: M00、M03、M04、M05、M08、M09、M10、M11、M12、M13、M32、M33、M41、M42、M43、M44 T 指令 最多32个刀位(T01T32),换刀控制时序由PLC程序实现。使用排刀时,刀位数设为1,PLC不进行换刀控制。标准PLC程序适配28工位电动刀架,正转选刀、反转锁紧。转速开关量控制模式:S指令由PLC程序定义、处理,标准PLC程序S1、S2、S3、S4直接输出,S0关闭S1、S2、S3、S4的
5、输出 主轴转速 控制 转速模拟电压控制模式:S指令给定主轴每分钟转速或切削线速度(恒线速控制),输出010V电压给主轴变频器,主轴无级变速,支持四档主轴机械档位 9种基本指令、23种功能指令,二级PLC程序,最多5000步,每步处理时间2s,第1级程序刷新周期8ms,可提供梯形图编辑软件,PLC程序通讯下载 PLC 功能 集成机床面板:41点输入(按键)、42点输出4(LED) 基本I/O:16点输入/16点输出(可选配扩展I/O:16点输入/16点输出) 显示器:320240点阵、5.7”单色液晶显示器(LCD),CCFL背光 显示界面 显示方式:中文或英文界面由参数设置,可显示加工轨迹图形
6、 程序容量:6144KB、最多384个程序,支持用户宏程序调用,子程序四重嵌套 程序编辑 编辑方式:全屏幕编辑,支持相对坐标、绝对坐标和混合坐标编程 通讯 CNC与PC机、CNC与CNC双向传送程序、参数,支持系统软件、PLC程序串行口下载升级 适配驱动 脉冲+方向信号输入的DA98系列数字式交流伺服驱动装置 1.2 机床数控系统和数控机床 数控机床是由机床数控系统(Numerical Control Systems of machine tools)、机械、电气控制、液压、气动、润滑、冷却等子系统(部件)构成的机电一体化产品,机床数控系统是数控机床的控制核心。机控系统由控制装置(Comput
7、er Numerical Controler简称CNC)、伺服(或步进)电机驱动单元、伺服(或步进)电机等构成。 数控机床的工作原理:根据加工工艺要求编写加工程序(以下简称程序)并输入CNC,CNC加工程序向伺服(或步进)电机驱动单元发出运动控制指令,伺服(或步进)电5机通过机械传动构完成机床的进给运程序中的主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等逻辑控制指令由CNC传送给机床电气控制系统,由机床电气控制系统完成按钮、开关、指示灯、继电器、接触器等输入输出器件的控制。目前,机床电气控制通常采用可编程逻辑控制器(Programable Logic Controler简称PLC),PLC具有体积小、应用方
8、便、可靠性高等优点。由此可见,运动控制和逻辑控制是数控机床的主要控制任务。 GSK980TD车床CNC同时具备运动控制和逻辑控制功能,可完成数控车床的二轴运动控制,还具有内置式PLC功能。根据机床的输入、输出控制要求编写PLC程序(梯形图)并下载到GSK980TD,就能实现所需的机床电气控制要求,方便了机床电气设计,也降低了数控机床成本。 实现GSK980TD车床CNC 控制功能的软件分为系统软件(以下简称NC)和PLC软件(以下简称PLC)二个模块,NC模块完成显示、通讯、编辑、译码、插补、加减速等控制,PLC模块完成梯形图解释、执行和输入输出处理。 1.3编程基本知识 1、坐标轴定义 数控
9、车床示意图 GSK980TD使用X轴、Z轴组成的直角坐标系,X轴与主6轴轴线垂直,Z轴与主轴轴线方向平行,接近工件的方向为负方向,离开工件的方向为正方向。 按刀座与机床主轴的相对位置划分,数控车床有前刀座坐标系和后刀座坐标系,前、后刀座坐标系的X轴方向正好相反,而Z轴方向是相同的。在以后的图示和例子中,用前刀座坐标系来说明编程的应用。 前刀座的坐标系 后刀座的坐标系2、机床坐标系和机械零点 机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系,是机床固有的坐标系,机床坐标系的原点称为机械参考点或机械零点,机械零点由安装在机床上的回零开关决定,通常情况下回零开关安装在X轴和Z轴正方向的最大行程处。进行机械
10、回零操作、回到机械零点后,GSK980TD将当前机床坐标设为零,建立了以当前位置为坐标原点的机床坐标系。 注:如果车床上没有安装零点开关,请不要进行机械回零操作,否则可能导致运动超出行程限制、机械损坏。 3、工件坐标系和程序零点 工件坐标系是按零件图纸设定的直角坐标系,又称浮动坐标系。当零件装夹到机床上后,根据工件的尺寸用G50指7令设置刀具当前位置的绝对坐标,在CNC中建立工件坐标系。通常工件坐标系的Z轴与主轴轴线重合,X轴位于零件的首端或尾端。工件坐标系一旦建立便一直有效,直到被新的工件坐标系所取代。 用G50设定工件坐标系的当前位置称为程序零点,执行程序回零操作后就回到此位置。 注:在上
11、电后如果没有用G50指令设定工件坐标系,请不要执行回程序零的操作,否则会产生报警。 图中,XOZ为机床坐标系,X 1O1Z1为X坐标轴在工件首端的工件坐标系,X2O2Z2为X坐标轴在工件尾端的工件坐标系,O为机械零点,A为刀尖,A在上述三坐标系中的坐标如下: A点在机床坐标系中的坐标为(x,z); A点在X 1O1Z1坐标系中的坐标为(x 1,z1);A点在X 2O2Z2坐标系中的坐标为(x 2,z2); 4、插补 直线插补:X轴和Z轴的合成运动轨迹为从起点到终点的一条直线。圆弧插补:X轴和Z轴的合成运动轨迹为半径由R指定、或8圆心由I、K指定的从起点到终点的圆弧。 螺纹插补:进给轴跟随主轴的
12、旋转运动,主轴旋转一周螺纹切削的长轴移动一个螺距,短轴与长轴进行直线插补。示例:G32 W-27 F3; (BC ;螺纹插补) G1 X50 Z-30 F100; G1 X80 Z-50; (DE ;直线插补) G3 X100 W-10 R10; (EF;圆弧插 补) M30; 5、绝对坐标编程和相对坐标编程 编写程序时,需要给定轨迹终点或目标位置的坐标值,按编程坐标值类型可分为:绝对坐标编程、相对坐标编程和混合坐标编程三种编程方式。 使用X、Z轴的绝对坐标值编程(用X 、Z 表示)称为绝对坐标编程; 使用X、Z轴的相对位移量(以U 、W 表示)编程称为相对坐标编程; GSK980TD允许在同
13、一程序段X、Z轴分别使用绝对编程坐标值和相对位移量编程,称为混合坐标编程。 示例:AB 直线插补绝对坐标编程:G01 X200. Z50.; 相对坐标编程:G01 U100. W-50.; 9混合坐标编程:G01 X200. W-50.;或G01 U100. Z50.; 注:当一个程序段中同时有指令地址X、U或Z 、W,X、Z指令字有效。 例如:G50 X10. Z20.; G01 X20. W30. U20. Z30.;【此程序段的终点坐标为(X20, Z30)】 6、直径编程和半径编程 按编程时X轴坐标值以直径值还是半径值输入可分为:直径编程、半径编程。 注1:在本说明书后述的说明中,如没
14、有特别指出,均采用直径编程。 1.4 程序的构成 为了完成零件的自动加工,用户需要按照CNC的指令格式编写零件程序(简称程序)。程序示例:O0001 ; (程序名)N0005 G0 X100 Z50; (快速定位至A点)N0010 M12; (夹紧工件)N0015 T0101; (换 1 号刀执行 1号刀偏)N0020 M3 S600; (启动主轴,置主轴转速600 转/分钟)N0025 M8 (开冷却液)N0030 G1 X50 Z0 F600; (以 600mm/min 速度靠近 B 点)N0040 W-30 F200; (从 B 点切削至 C 点)10N0050 X80 W-20 F15
15、0; (从 C 点切削至 D 点)N0060 G0 X100 Z50; (快速退回 A 点)N0070 T0100; (取消刀偏)N0080 M5 S0; (停止主轴)N0090 M9; (关冷却液)N0100 M13; (松开工件)N0110 M30; (程序结束,关主轴、冷却液)N0120 %执行完上述程序,刀具将走出ABC D A的轨迹。1、程序的一般结构 程序是由以“OXXXX”(程序名)开头、以“%”号结束的若干行程序段构成的。程序段是以程序段号开始(可省略) ,以“;”结束的若干个指令字构成。程序的一般结构, 如图所示。程序名11GSK980TD最多可以存储 384个程序,为了识别区分各个程序,每个程序都有唯一的程序名(程序名不允许重复) ,程序名位于程序的开头由 O及其后的四位数字构成指令字指令字是用于命令 CNC完成控制功能的基本指令单元,指令字由一个英文字母(称为指令地址)和其后 的数值(称为指令值,为有符号数或无符号数)构成。程序段程序段由若干个指令字构成,以“;”结束,是 CNC程序运行的基本单位。程序段之间用字符“;” 分开。一个程序