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数控车床的基本操作与简单程序调试
一、实训目的
(1)掌握数控车削加工基本编程指令及其应用
(2)熟悉了解数控车床的操作面板和控制软件；
(3)掌握数控车床的基本操作方法和步骤；
(4)进一步了解数控车床的结构组成、加工控制原理；
(5)熟练掌握精车程序的输入调试过程；  
二、预习要求
认真阅读数控车床组成、位置调整和坐标系设定及基本编程指令与调试的章节内容。  
三、实训理论基础
1．基本编程指令功能介绍
1 ）． G 功能 ( 格式： G G 后可跟 2 位数 )
常用 G 功能指令
代码
组
意义
代码
组
意义
代码
组
意义
*G00
01
快速点定位
*G40

刀补取消
G73
00
车闭环复合循环
G01
直线插补
G41
07
左刀补
G76
车螺纹复合循环
G02
顺圆插补
G42

右刀补
G90
01
车外圆固定循环
G03
逆圆插补
G52
00
局部坐标系设置
G94
车端面固定循环
G32
螺纹切削
G54
11
零 点
G92
车螺纹固定循环
G04
00
暂停延时
～ G59
偏 置

G20
02
英制单位
G65
00
简单宏调用

*G21
公制单位
G66
12
宏指令调用
G50
00
工件坐标系指定
G27

回参考点检查
G67
宏调用取消
* G94
05
每分钟进给方式
G28
06
回参考点
G71
00
车外圆复合循环
G95
每转进给方式
G29

参考点返回
G72
车端面复合循环

(1) 、表内 00 组为非模态指令，只在本程序段内有效。其它组为模态指令，一次指定后持续有效，直到被本组其它代码所取代。
(2) 、标有 * 的 G 代码为数控系统通电启动后的默认状态。
2 ）． M 功能 ( 格式： M M 后可跟 2 位数 )
车削中常用的 M 功能指令有：
M00-- 进给暂停 M01-- 条件暂停 M02-- 程序结束
M03-- 主轴正转 M04-- 主轴反转 M05-- 主轴停转
M98-- 子程序调用 M99-- 子程序返回。
M08-- 开切削液 M09-- 关切削液 M30-- 程序结束并返回到开始处
3 ）． T 功能 ( 格式： T2 或 T4 )
　有的机床 T 后只允许跟 2 位数字，即只表示刀具号，刀具补偿则由其它指令。
　有的机床 T 后则允许跟 4 位数字，前 2 位表示刀具号，后 2 位表示刀具补偿号。如： 　T0211 表示用第二把刀具，其刀具偏置及补偿量等数据在第 11 号地址中。
4 ）． S 功能 ( 格式： S4 S 后可跟 4 位数 )
　　用于控制带动工件旋转的主轴的转速。实际加工时，还受到机床面板上的主轴速度修调倍率开关的影响。按公式： N=1000Vc / p D 可根据某材料查得切削速度 Vc ，然后即可求得 N. 例如：若要求车直径为 60mm 的外圆时切削速度控制到 48mm/min ，则换算得： N=250 rpm ( 转 / 分钟 ) 则在程序中指令 S250;
5 ）．车床的编程方式
（ 1 ）．绝对编程方式和增量编程方式。

图 2-1 编程方式示例
　　绝对编程是指程序段中的坐标点值均是相对于坐标原点来计量的,用 X 、 Z 表示绝对编程。增量 ( 相对 ) 编程是指程序段中的坐标点值均是相对于起点来计量的,用 U 、 W 表示相对编程。如对图 2-1 所示的直线段 AB 编程
　　绝对编程： G01 X100.0 Z50.0;
　　增量编程： G01 U60.0 W-100.0;
在同一程序段中允许混合使用绝对和相对编程方法。如上图直线 AB , 可用：
　绝对 : G01 X100.0 Z50.0; 相对 : G01 U60.0 W-100.0;
　混用 : G01 X100.0 W-100.0; 或 G01 U60.0 Z50.0;
（ 2 ）．直径编程与半径编程
当地址 X 后所跟的坐标值是直径时，称直径编程。如前所述直线 AB 的编程例子。
当地址 X 后所跟的坐标值是半径时，称半径编程。则上述应写为 : G90G01X50.0Z50.0;
注：（ 1 ）直径或半径编程方式可在机床控制系统中用参数来指定。
　（ 2 ）无论是直径编程还是半径编程，圆弧插补时 R 、 I 和 K 的值均以半径值计量。

图 2-2 点、线控制
2．基本编程指令及其用法
1 ）． G00 、 G01 ----- 点、线控制。
格式： G90 (G91) G00 X... Z...
　　　 G90 (G91) G01 X... Z... F...
　　　G00 用于快速点定位、 G01 用于直线插补加工。
　　如图 2-2 所示从 A 到 B ，其编程计算方法如下：
绝对 ： G00 X xb Z zb ;
增量 ： G00 U(xb -xa ) W(zb -za ) ;
绝对 ： G01 X xb Z zb F f ;
增量： G01 U(xb -xa ) W(zb -za ) F f ;
说明：
（ 1 ） G00 时 X 、 Z 轴分别以该轴的快进速度向目标点移动，行走路线通常为折线。图示 AB 段， G00 时，刀具先以 X 、 Z 的合成速度方向移到 C 点，然后再由余下行程的某轴单独地快速移动而走到 B 点。
（ 2 ） G00 时轴移动速度不能由 F 代码来指定，只受快速修调倍率的影响。一般地， G00 代码段只能用于工件外部的空程行走，不能用于切削行程中。
（ 3 ） G01 时，刀具以 F 指令的进给速度由 A 向 B 进行切削运动，并且控制装置还需要进行插补运算，合理地分配各轴的移动速度，以保证其合成运动方向与直线重合。 G01 时的实际进给速度等于 F 指令速度与进给速度修调倍率的乘积。

图 2-4 圆弧控制
2 ）． G02 、 G03 ----- 圆弧控制。
格式 : G02 X(U)... Z(W)... R... ( I ... K...) F...
　　　 G03 X(U)... Z(W)... R... ( I ... K... ) F...
　　如图 2-4 所示弧 AB ，编程计算方法如下：
绝对 : G02 X xb Z zb R r1 F f ; -- R 编程
　或 　G02 X xb Z zb I (x1 -xa )/2 K(z1 -za ) F f ;
增量 : G02 U(xb -xa ) W(zb -za ) R r1 F f ;
　或　 G02 U(xb -xa ) W(zb -za ) I (x1 -xa )/2 K(z1 -za ) F f ;
　　图示弧 BC ，编程计算方法如下：
绝对 : G03 X xc Z zc R r2 Ff ;--R 编程
　 或　G03 X xc Z zc I (x2 -xb )/2 K(z2 -zb ) Ff ;
增量 : G03 U(xc -xb ) W(zc -zb ) R r2 F f ;
　或　 G03 U(xc -xb ) W(zc -zb ) I (x2 -xb )/2 K(z2 -zb ) F f ;
说明：
（ 1 ） G02 、 G03 时，刀具相对工件以 F 指令的进给速度从当前点向终点进行插补加工， G02 为顺时针方向圆弧插补， G03 为逆时针方向圆弧插补。
（ 2 ）圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为 0 ～ 180 °时， R 取正值，当圆心角为 180 ～ 360 °时， R 取负值。同一程序段中 I 、 K 、 R 同时指令时， R 优先， I 、 K 无效。
（ 3 ） X 、 Z 同时省略时，表示起终点重合，若用 I 、 K 指令圆心，相当于指令了 360 °的弧，若用 R 编程时，则表示指令为 0 °的弧。
　　　G02 (G03) I ... ; 整圆 G02 (G03) R... ; 不动。
（ 4 ）无论用绝对还是用相对编程方式， I 、 K 都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。 ( 也有的机床厂家指令 I 、 K 为起点相对于圆心的坐标增量 )
3 ）． G04 ----- 暂停延时
格式： G04 P... 　　　　后跟整数值，单位 m s ( 微秒 )
　或　G04 X ( U ) ... 后跟带小数点的数，单位 s ( 秒 )
　　由于在两不同轴进给程序段转换时存在各轴的自动加减速调整，可能导致刀具在拐角处的切削不完整。如果拐角精度要求很严，其轨迹必须是直角时，应在拐角处使用暂停指令。
　　如：欲停留 1.5s 时，程序段为： G04 X1.5 ; 或： G04 P1500 ;
4 ）． G20 、 G21 ----- 输入数据单位设定，即单位制式 ( 英制和米制 ) 的设定。
　G20 和 G21 是两个互相取代的 G 代码，机床出厂时将根据使用区域设定默认状态，但可按需要重新设定，在我国一般均以米制单位设定（如 G21 ），常用于米制 ( 单位 : mm ) 尺寸零件的加工。如果一个程序开始用 G20 指令，则表示程序中相关的一些数据均为英制 ( 单位 : in/10 ) ；在一个程序内，不能同时使用 G20 与 G21 指令，且必须在坐标系确定之前指定。系统对本指令状态具有断电记忆功能，一次指定，持续有效，直到被另一指令取代。
3．编程实例
精车如图 2-5 所示零件。

图 2-5 精车轮廓编程图例
　　该零件车削的整体程序由程序头、程序主干及程序尾组成。
其通用加工程序如下： 若以工件右端轴心为原点，则程序如下：
O0002
G50 X70.0 Z150.0 ;
S630 M03 ;
G00X20.0Z88.0M08;
G01 Z78.0 F100 ;
G02 Z64.0 R12.0 ;
G01 Z60.0 ;
G04 X2.0 ;
G01 X24.0 ;
G03X44.0Z50.0R10.0 ;
G01 Z20.0 ;
X55.0 ;
G00 X70.0 Z150.0 M09 ;
M05;
M30;

建立工件坐标系
让主轴以 630 rpm 正转
刀具快速移到毛坯的右端
工进车外圆 F20
车 R12 圆弧成型面
车外圆 F20
转角处暂停
车端面
车转角圆弧 R10
车外圆 F44
车端面并退出到工件外
返回起刀点
主轴停转
程序结束
O0003
G50 X70.0 Z64.0;
S630 M03;
G00 X20.0 Z2.0;
G01 Z-8.0 F10;
G02 Z-22.0 R12.0;
G01 Z-26.0;
G04 X2.0;
G01 X24.0;
G03 X44.0 Z-36.0 R10.0;
G01 Z-66.0;
X55.0;
G00 X70.0 Z64.0;
M05;
M02;

程
序
头

程

序

主

干
程
序
尾
　　一般地，程序头包括程序番号、建立工件坐标系，启动主轴、开启切削液、从起刀点快进到工件要加工的部位附近等准备工作，如例题中程序前部带下划线的程序段； 程序主干则是由具体的车削轮廓的各程序段组成，有必要的话可含子程序调用； 程序尾包括快速返回起刀点、关主轴和切削液、程序结束停机等，如例题中程序后部带下划线的程序段。
四、实训仪器与设备
(1)GSK-980T 数控车床 1 台
(2) Φ 40x200 圆形棒料 1 根
(3) 基本装夹工具、刀具 1 套  
五、实训内容及步骤
(1)了解机床结构及机床操作面板
(2)回参考点操作
(3)手动位置调整操作
(4)MDI 操作
(5)简单精车程序调试与运行
•  了解机床的结构组成
　　GSK-980T 型数控车床能够控制的主要有 X 、 Z 轴的运动（包括移动量及移动速度的控制，直线、圆弧的插补加工控制）、一些电器开关的通断（包括主轴正反转及停转、进给随意暂停和重启、急停及超程保护控制）、主轴采用变频器实现无级调速。该机床可用于车削内外圆表面、锥面、平面、复杂的回转表面和公、英制螺纹等，若采用宏指令编程，可车削椭圆、抛物线等轮廓形状。
2 、机床操作
1 ）．参考点操作：
（ 1 ）先检查一下各轴是否在参考点的内侧，如不在，则应手动回到参考点的内侧，以避免回参考点时产生超程
（ 2 ）按功能键区的“回零”功能按键
（ 3 ）分别按 +X 、 +Z 轴移动方向按键，使各轴返回参考点，回参考点后，相应的指示灯将点亮。
2 ）．点动、步进操作
（ 1 ）按功能键区的“手动”或“增量”功能按键
（ 2 ）“增量”时按倍率选择键 x1 、 x10 、 x100 、 x1000 选择增量进给的倍率大小
（ 3 ）按机床操作面板上的“ +X ”或“ +Z ”键，则刀具向 X 或 Z 轴的正方向移动，
　　　按机床操作面板上的“－ X ”或“－ Z ”键，则刀具向 X 或 Z 轴的负方向移动；
（ 4 ）如欲使某坐标轴快速移动，只要在按住某轴的“＋”或“－”键的同时，按住“快移”键即可。
3 ）． MDI 操作
（ 1 ） 按机床操作面板上的【手动输入】按钮。
（ 2 ）按系统操作面板上的【PROG】键，选择程序画面—按【翻页】按钮后选择在左上方显示有“程序段值”的画面。
（ 3 ） 键入需要的转速（S1500)—点输入键—键入（M03)—点输入键—点循环启动键。
（ 4 ）点手动方式键，点主轴停止键机床停下来。

4 ）．程序输入及调试
（ 1 ） 点【程序】键—点编辑键—输入地址“O0001”，按“EOB”（注意：地址要是里面没有的程序号）—新程序即建立好。
（ 2 ） 逐词逐行输入程序内容，输入时均按【插入】键—使用【上光标】或【下光标】可对程序内容进行插入、修改和删除。
（ 3 ）完成输入/修改后，必须按【复位】键结束。
六、注意事项：
　　 程序文件名最好以“ O ”开头并不带后缀。另外，程序中尽量避免写入系统不能识别的指令，应牢记，程序格式的基本组成是一个字母后跟一些数字，不允许出现连续两个字母，或缺少字母的连续两组数字。特别地，字母“ O ”和数字“ 0 ”不能写混。若要将某行程序内容改为注释内容，可在行首加“；”。  
七、实训报告要求：
(1)画出GSK-980T数控车床的传动简图。
(2)说出数控系统操作面板上各主要操作按钮的功用。并简要说出数控车床手动操作进行粗调和微调的大致过程。
(3)选定一工件原点，写出图示精车轮廓图形的车削程序。并解释各程序段的含义。
(4)说说你在程序调试运行过程中遇到了些什么问题。