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1、第一篇 GSK数控车床编程 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。G指令表 指令名 功 能 指令名 功 能 G00 快速定位 G70 精加工循环 G01 直线插补 G71 轴向粗车循环 G02 顺时针圆弧插补 G72 径向粗车循环 G03 逆时针圆弧插补 G73 封闭切削循环 G04 暂停、准停 G74 轴向切槽循环 G28 自动返回机械零点 G75 径向切槽循环 G32 等螺
2、距螺纹切削 G76 多重螺纹切削循环 G33 Z轴攻丝循环 G90 轴向切削循环 G34 变螺距螺纹切削 G92 螺纹切削循环 G40 取消刀尖半径补偿 G94 径向切削循环 G41 刀尖半径左补偿 G96 恒线速控制 G42 刀尖半径右补偿 G97 取消恒线速控制 G50 设置工件坐标系 G98 每分进给 G65 宏指令 G99 每转进给 型号意义 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
3、制核心。机控系统由控制装置（Computer 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按加工程序向伺服（或步进）电机驱动单元发出运动控制指令，伺服（或步进）电机通过机械传动机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 Control
4、er简称PLC），PLC具有体积小、应用方便、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。
5、编程就是把零件的外形尺寸、加工工艺过程、工艺参数、刀具参数等信息，按照CNC专用的编程指令编写加工程序的过程。数控加工就是CNC按加工程序的要求，控制机床完成零件加工的过程。数控加工的工艺流程如图1-21.3 编程基本知识1.3.1 坐标轴定义 图1-3 数控车床示意图GSK980TD使用X轴、Z轴组成的直角坐标系，如图1-3所示。X轴与主轴轴线垂直，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，图1-4为前刀座的坐标系，图1-5为后刀座的坐标系。从图中可以看出，前、后刀座坐标系的X轴方向正好相反
6、，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。1.3.2 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。1.3.3 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
7、坐标系。当零件装夹到机床上后，根据工件的尺寸用G50指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，X1O1Z1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
8、为(x,z)；A点在X1O1Z1坐标系中的坐标为(x1,z1)； A点在X2O2Z2坐标系中的坐标为(x2,z2)； 1.3.4 插补功能 插补是指2个或多个轴同时运动，运动合成的轨迹符合确定的数学关系，构成二维（平面）或三维（空间）的轮廓，这种运动控制方式也称为轮廓控制。插补时控制的运动轴称为联动轴，联动轴的移动量、移动方向和移动速度在整个运动过程中同时受控，以形成需要的合成运动轨迹。只控制1轴或多轴的运动终点，不控制运动过程的运动轨迹，这种运动控制方式称为定位控制。GSK980TD的X轴和Z轴为联动轴，属于2轴联动CNC。GSK980TD具有直线、圆弧和螺纹插补功能。 直线插补：X轴和Z轴
9、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、或圆心由I、K指定的从起点到终点的圆弧。 螺纹插补：主轴旋转的角度决定X轴或Z轴或两轴的移动量，使刀具在随主轴旋转的回转体工件表面形成螺旋形切削轨迹，实现螺纹车削。螺纹插补方式时，进给轴跟随主轴的旋转运动，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； 1.3.5 绝对坐标编程和相对坐标
10、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.； 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
11、、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）】1.3.6 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。 表1-1 与直径编程或半径编程的设置有关的地址 地址说明 直径编程 半径编程 与直径和半径编程的设置有关的地址XX轴坐标 直径值表示半径值表示G50设定X轴坐标UX轴移动增量 直径值表示半径值表示G71、G72、G73指令中X轴精加工余量 直径值表示半径值表示RG75中切削后的退刀量 直径值表示半径值表示G74中切削到终点时候的退刀量直径编
12、程：状态参数NO.001的Bit2位为0时，程序中X轴的指令值按直径值输入，此时，X轴的坐标以直径值显示。 半径编程：状态参数NO.001的Bit2位为1时，程序中X轴的指令值按半径值输入，此时，X轴的坐标以半径值显示。除表1-1所列举的地址外的其它的地址、数据，例如：圆弧半径、G90的锥度等X轴指令值均按半径值输入，与直径编程或半径编程的设置无关。注1：在本书后述的说明中，如没有特别指出，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）。CNC执行程序完成机床进给运动、主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等控制，从而实现零件的加工。
13、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） N0050 X80 W-20 F150；（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
14、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ABCDA的轨迹。1.4.1 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“；”或“*”结束的若干个指令字构成。程序的一般结构如图 1-10 所示。 1、程序名 GSK980TD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。2、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。指令地址规定了其后指令值的意义，在不同的指令字 组合情况下，同一个指令地址可能有不同的意义。表1-2为GSK980TD所有指令字的一览表。表 1-2 指令字一览表指令地址指令值取值范围功 能 意 义O09999程序名N09999程序段号G0099准备功能X9999.9999999.999（mm）Z 轴坐标 09999.999(s)暂停时间Z9
