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(V1.3) GSK21MA 加工中心数控系统编程手册

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册在本使用手册中，我们将尽力叙述各种与该系统操作相关的 事项。限于篇幅限制及产品具体使用等原因，不可能对系统中所有 不必做和/或不能做的操作进行详细的叙述。因此，本编程手册中 没有特别指明的事项均视为“不可能”或“不允许”进行的操作。本使用手册的版权，归广州数控设备有限公司所有，任何单 位与个人进行出版或复印均属于非法行为， 广州数控设备有限公司 将保留追究其法律责任的权利。--I

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册公司简介广州数控——中国南方的数控产业基地， 国家 863 《中档数控系统产业化 支撑技术》重点项目承担企业。多年来致力于开发、生产机床数控系统，伺服 驱动装置与伺服电机，广泛推广机床数控化改造、数控技术培训业务，开展数 控机床贸易服务——集科、工、贸于一体。产品配套国内 50 多家机床生产企 业，售后服务网点遍布全国，GSK 系列产品以高的性能价格比畅销全国，远 销东南亚。2000 年至 2005 年，产品产销量连续六年居国内第一，为全国最 大机床数控系统生产基地。现 场 技 术 支 持 服 务如果您遇到通过电话不能解决的问题，您可以获得现场支持的服务，广州 数控设备有限公司将授权技术支持工程师到现场帮您解决技术问题。--II

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册前尊敬的客户：言对您惠顾选用广州数控设备有限公司的GSK21MA 加工中心数控系统（以下可简称为“系统”），我们深感荣幸！ 关于使用手册使用手册全面地介绍了 GSK21MA 系统的特性、 系统组成、 各部分的系 统命令及其使用、操作步骤、用户编程方法及示例等，是用户快速学习和使 用本系统的基本手册。本手册的更新和升级事宜，由广州数控设备有限公司 授权并组织实施。未经广州数控设备有限公司授权或书面许可，任何单位或 个人无权对本手册内容进行修改或更正，广州数控设备有限公司概不负责由 此而造成的客户损失。技术支持广州数控设备有限公司提供对 GSK21MA 数控系统的全部技术支持， 包 括用户培训、软、硬件升级及技术咨询。 广州数控设备有限公司提供了各种方式，尽最大可能帮助您解决关于 GSK21MA 数控系统产品的问题。如果您在使用 GSK21MA 数控系统的过 程中遇到了问题， 您可以在 GSK21MA 数控系统帮助系统中使用用户在线帮 助功能。 如果您希望得到更多的技术资料， 请查阅 GSK21MA 数控系统的使 用手册，或访问本公司网站。--III

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册终身服务在您购买 GSK21MA 数控系统的同时， 您将填写一张 GSK21MA 数控系 统用户登记卡。 从此时起， 您就成为众多广州数控系统用户大家庭中的一员。 广州数控设备有限公司凭借此卡，向您提供终身技术支持及软、硬件升级服 务。电话热线服务在 GSK21MA 数控系统的使用过程中，不论您何时何地遇到问题，您都 可以拨打技术支持电话，广州数控设备有限公司将给您以满意的答复。所有规格和设计如有变化，公司恕不另行通知。诚挚的感谢——您在使用广州数控设备有限公司的产品时，对我们的 友好支持！--IV

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册安全警告及注意事项！ 操作不当将引起意外事故，必须要具有相应资格的人员才能操作本系统。操作之前请务必仔细阅读本使用手册！--V

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册目录产 品 简 介 功能介绍.......................................................................................................................... 1 驱动器 ....................................................................................................................... 1 存储容量.................................................................................................................... 1 电机........................................................................................................................... 1 程序功能.................................................................................................................... 1 数控功能.................................................................................................................... 1 编程........................................................................................................................... 2 仿真.............................................................................................错误！未定义书签。 操作模式......................................................................................错误！未定义书签。 刀具.............................................................................................错误！未定义书签。 通讯........................................................................................................................... 2 操作........................................................................................................................... 2 补偿........................................................................................................................... 2 PLC 区 ...................................................................................................................... 2 安全........................................................................................................................... 2 编 程 篇 1 编程基础知识 ............................................................................................................... 3 1.1 刀具沿着工件的形状运动—插补功能 .................................................................. 3 1.2 进给功能............................................................................................................. 4 1.3 加工图样和刀具的运动 ....................................................................................... 5 1.3.1 机械零点 ................................................................................................ 5 1.3.2 机床坐标系 ............................................................................................ 5 1.3.3 参考点.................................................................................................... 5 1.3.4 工件坐标系 ............................................................................................ 6 1.3.5 坐标系与平面 ......................................................................................... 7 1.4 切削速度─主轴功能 ......................................................................................... 9 1.5 各种功能操作指令—辅助功能 ........................................................................... 9 1.6 刀具形状和刀具加工─刀具补偿功能 .............................................................. 10 1.6.1 刀具长度补偿 ....................................................................................... 10 1.6.2 刀具半径补偿功能................................................................................ 10 1.7 刀具移动的范围─行程校验 ............................................................................ 12 1.8 控制轴............................................................................................................. 12VI

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册1.9 小数点编程 ..................................................................................................... 12 1.10 程序框架的定义 ............................................................................................ 13 1.10.1 指令 ................................................................................................... 13 1.10.2 程序段................................................................................................ 16 1.10.3 主程序和子程序 ................................................................................. 16 2 准备功能 G 代码....................................................................................................... 22 2.1 准备功能 G 代码的种类................................................................................... 22 2.2 参数的构成 ..................................................................................................... 25 2.3 基本参数字和指令值范围 ................................................................................ 26 2.4 简单 G 代码 .................................................................................................... 27 2.4.1 快速定位 G00 ...................................................................................... 27 2.4.2 直线插补 G01 ...................................................................................... 29 2.4.3 绝对值/增量编程 G90/G91 .................................................................. 30 2.4.4 圆弧（螺旋）插补 G02/G03 ................................................................ 31 2.4.5 暂停(G04) ............................................................................................ 36 2.4.6 单方向定位（G60）............................................................................. 37 2.4.7 系统参数的在线更改(G10) ................................................................... 38 2.4.8 工件坐标系 G54～G59 ........................................................................ 40 2.4.9 选择机床坐标系 G53............................................................................ 45 2.4.10 浮动坐标系 G92................................................................................. 45 2.4.11 标平面选择 G17/G18/G19.................................................................. 47 2.5 参考点 G 代码 ................................................................................................. 48 2.5.1 返回参考点 G28................................................................................... 49 2.5.2 从参考点自动返回 G29 ........................................................................ 50 2.6 固定循环 G 代码 ............................................................................................. 51 2.6.1 高速深孔加工循环 G73 ........................................................................ 56 2.6.2 钻孔循环，点钻循环 G81..................................................................... 58 2.6.3 钻孔循环，锪镗循环 G82..................................................................... 59 2.6.4 2.6.5 2.6.6 2.6.7 2.6.8 2.6.9 2.6.10 2.6.11 2.6.12 2.6.13 2.6.14-排屑钻孔循环 G83 ............................................................................... 61 右旋攻丝循环 G84 ............................................................................... 63 左旋攻丝循环 G74 ............................................................................... 64 精镗循环 G76...................................................................................... 66 镗孔循环 G85 ...................................................................................... 67 镗孔循环 G86 ...................................................................................... 69 镗孔循环，背镗孔循环 G87................................................................. 70 镗孔循环 G88 ...................................................................................... 72 孔循环 G89.......................................................................................... 74 右旋刚性攻丝 G84 ............................................................................... 75 左旋刚性攻丝 G74 ............................................................................... 77VII

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册2.6.15 固定循环取消 G80 ............................................................................... 79 2.6.16 举例 ..................................................................................................... 79 2.7 刀具补偿 G 代码 ............................................................................................. 82 2.7.1 刀具长度补偿 G43、G44、G49........................................................... 82 2.7.2 刀具半径补偿 G40/G41/G42................................................................ 84 2.7.3 刀具半径补偿的详细说明 ..................................................................... 91 2.8 进给 G 代码 ....................................................................................... ...109 2.8.1 进给方式 G64/G61/G63..................................................................... 108 2.9 宏功能 G 代码 ............................................................................................... 109 2.9.1 用户宏程序 .................................................................................................. 109 2.9.2 用户宏指令 .................................................................................................. 109 2.9.3 用户宏程序本体 ........................................................................................... 110 2.9.4 用户宏程序实例 ........................................................................................... 117 3 辅助功能 M 代码 ...................................................................................................... 119 3.1 由 PLC 控制的 M 代码 ............................................................................ 119 3.1.1 正、转指令（M3、M4）...................................................................... 119 3.1.2 主轴停转指令 M5................................................................................. 120 3.1.3 冷却开、关（M8、M9）...................................................................... 120 3.1.4 润滑开、关（M32、M33）.................................................................. 120 3.2 控制程序用的 M 代码...................................................................................... 120 3.2.1 程序结束并返回（M30） ..................................................................... 120 3.2.2 程序暂停（M00）................................................................................ 121 3.2.3 程序选择暂停（M01）......................................................................... 121 3.2.4 主程序调用子程序指令（M98） ........................................................... 121 3.2.5 程序结束并返回（M99） ..................................................................... 121 3.2.6 单段屏蔽功能（M50/M51）................................................................. 122 4 主轴功能 S 代码 ..................................................................................................... 122 5 进给功能 F 代码 ..................................................................................................... 123 5.1 快速移动 ....................................................................................................... 123 5.2 切削速度 ....................................................................................................... 123 5.3 切线速度控制 ................................................................................................ 123 5.4 切削进给速度的限制 ..................................................................................... 124 5.5 进给速度倍率 ................................................................................................ 124 5.6 自动加减速 ................................................................................................... 124 5.7 程序段拐角处的加减速处理 .......................................................................... 125 6 编程诊断 ................................................................................................................ 126--VIII

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册产 品 简 介本手册主要介绍 GSK21MA 加工中心系统的编程相关知识，考虑到初学者对数控系统认识上的 差异，特增加一节基础知识的介绍，便于操作者尽快适应本产品，深入了解和掌握系统的编程规则。功能介绍 驱动器适配 GSK－DA98 系列交流伺服驱动单元、迈信驱动单元及安川、松下、三菱等驱动单元。存储容量存储扩展：64M 电子盘（存放加工代码及系统程序） 。电机广数伺服电机，如：130SJT-M050C；新华中伺服电机；日本安川、松下、三菱等伺服电机。程序功能程序处理：多段先读，自动拐角判断的速度控制，多段加减速以及机床最大速度箝制。数控功能进给轴功能： 进给倍率：0～150% 16 级实时修调； （对应反馈脉冲频率 1.25MHZ） ；快速范围：最高快移速度：36m/min 可编程加速度；各轴最高快移速度≤36 m/min（最小输出单位为 0.001mm 时） ，快移倍率 F0～100%，4 级 实时修调；直线、圆弧插补最高速度≤15 m/min（最小输出单位为 0.001mm 时） ； 指令范围：±-9999.999 mm； 最高插补速度：15m/min 。 主轴功能：数字主轴，主轴转速倍率 5%～150%三十级实时修调，柔性、刚性攻丝。可配多 速电机，配合档位控制调速。 插补：最大三轴联动，螺旋插补，预处理；粗插补精度：0.1 指令单位，进给插补；位控后保 证精度：±1 个反馈脉冲(脉冲当量位 0.0001mm/pulse)；加减速控制：插补为有限加速控制、 快速为 S 曲线加减速，加减速时间常数可调；最小指令单位：0.001mm 或 0.0001º。 联动轴数：基本功能三轴联动（三轴直线、样条曲线插补，螺旋线插补，二轴任意圆弧插补） ， 插补周期小于等于 4ms，加减速预处理程序段数大于等于 3 段； （可扩展至 5~8 轴联动，扩展 四阶五次多项式插补） 。1

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GSK21MA 加工中心数控系统 X、Y、Z 主轴均为闭环控制，最大反馈脉冲频率 1. 25MHZ。编程手册编程语言：完全兼容 CAM 后置处理的常用程序。 G 功能：快速定位、直线、圆弧、自动回参考点、坐标系指定和偏移、圆弧插补坐标平面指 定、宏指令编程、程序的跳转等。通讯U 盘通讯 硬盘数据备份 可与 PC 机双向传送用户程序、PLC 程序、参数、偏置数据操作分辨率为 640×480 点彩色 10.4 英寸液晶显示器，软键盘 CNC 全键盘，集成操作面板，操作面板功能键的任意配置 中文显示实时刷新，跟踪误差实时监测 多等级的访问权限保护补偿反向间隙补偿 螺距误差补偿 过相限误差补偿 前馈进给控制PLC 区内置输入/输出总计 128 点（包括机床操作面板的 64 点输入/64 点输出）的 PLC，可在线实时 进行 PLC 的标准语言及梯形图编程、状态实时监测安全PLC 自诊断功能，报警功能齐全，报警显示灵活多样 参数提示及非法操作报警--2

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册编程篇本篇主要介绍与编程有关的各种操作，包括：G 功能、辅助功能、主轴功能及进给功能等。 注意！编程者在程序开始处可以取消各种模态指令，如“G40”“G49” 、 “G80”等。以防止程 序运行过程中模态调用错误。1编程基础知识用 CNC 机床加工零件时，先根据工艺编制程序，后将该程序传入系统内存或直接控制 CNC 机床。 (1) 根据加工图纸编制零件加工程序。 (2) CNC 读入程序后，把零件和刀具装在机床上，刀具按着程序运动，加工实际零件。 在操作一书中， 详细地记述了如何操作。1.1 刀具沿着工件的形状运动—插补功能1）刀具沿着直线运动C点程序指令G01Y20F100;由 A 移至 B X50Y50; 由 B 移至 C50 50 工件B点100 程序原点 X0Y0A点刀 具20--3

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GSK21MA 加工中心数控系统 2）刀具沿着圆弧运动编程手册50 100C点G01X100Y50F500； 由 A 移至 B G03X50Y100R50； 由 B 移至 C B点刀具50100程序原点 X0Y0 A点把刀具这样沿着直线、圆弧运动的功能称为插补功能。 由于程序中通常只给出终点的坐标，而刀具以什么样的轨迹移动过去则依靠 G 指令控制。运 动轨迹的中间点是由 CNC 自动运算并控制的，这就是插补的过程。 编程指令 G01，G02 等被称为准备功能， 用于指示数控装置进行何种插补。注：在实际机床运动中，有可能刀具不移动，而是工作台移动。为便于理解与说明，在本说明书 中，全部假定刀具移动而工件静止来进行说明。实际的运动请参照机床实际运行方向，注意 避免因此造成的人身和机床伤害。1.2进给功能决定进给速度的功能称为进给功能。--4

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册为了切削零件，用指定的速度使刀具运动称为进给，进给速度用数值指令。例如，让刀具以 150mm/min 进给时，程序指令为 F150。1.3加工图样和刀具的运动1.3.1 机械零点 机械零点是机床坐标系的设计零点， 而机床坐标系是机床固有的坐标系， 通常是由机床厂设定的 一个基准点，是在机床上经手动回零操作把刀具返回到这个固定的基准点后建立的。 1.3.2 机床坐标系 机床制造厂对每台机床设置机械零点，用机械零点作为一个固定点而设置的坐标系称为机床坐标 系。 本系统采用右手笛卡儿坐标系，主轴方向的运动为Z轴运动，从主轴向工件方向看主轴箱接近工件 的运动为Z轴负向运动，远离工件的运动为Z轴正向运动；其余方向由右手笛卡儿坐标系判定。 在通电之后，执行手动返回机械零点才能建立机床坐标系。机床坐标系一旦设定，就保持不变，直 到电源关,系统重启或按下急停为止。 1.3.3 参考点 在 CNC 机床上，设计有特定的机械装置，在这个位置换刀和进行后面将要讲述的坐标系设定， 这个位置称为参考点。参考点是由机床厂设定的机床坐标系下的一个固定点。一般情况下数控铣床系 统的参考点与机械零点重合，而加工中心参考点通常为换刀点。使刀具移动到参考点，有下面两种方法： 1. 2. 手动返回参考点（见操作手册中“手动回机械零点”一节） 自动返回参考点--5

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GSK21MA 加工中心数控系统 1.3.4 工件坐标系编程手册坐标系根据设定的地方不同，有下面两种： 1) 加工图纸上的编程坐标系 这个坐标系是由加工图纸上根据工艺要求确定， 程序中的数据使用这个坐标系下的坐标值。2)CNC 指令的工件坐标系这个坐标系实际设定在机床工作台或工件上。 根据程序， 指令指定现在的刀具位置到要设定的 坐标系原点的距离，这样就设定了工作台上的工件坐标系。工件一装在工作台上， 就产生了这两个坐标系的相对关系。刀具在 CNC 指令的工件坐标系上， 按照加工图纸上编程坐标系的指令程序把工件切削成图纸6

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册上的形状，因此，要把零件正确地加工出图纸所示的形状，必须把这两个坐标系确定在同一位置 上。 确定这两个坐标系同一位置的方法称之为找正。可根据零件的形状、 加工数量等采用不同的方法。 Ⅰ) 用零件的基准点 Ⅱ) 把零件直接装在夹具上时把刀具中心移动对准零件基准点， 在此 位置用 CNC 指令设定工件坐标系，此时 工件坐标系与编程坐标系重合。由于刀具中心无法直接定位于工 件基准点， 因此要将刀具定位到 距基准点已知距离的位置（可以是 参考点）利用已知距离设定 CNC 指令的工件坐标系（如 G92） 。3) 零件装在随行夹具上， 然后再一起装在夹具上的情况一个加工程序设置一个工件坐标系（选择一个工件坐标系）。设置的工件坐标系可以用移动它的原 点来改变。 设置工件坐标系使用二种方法之一设置工件坐标系： 1. 2. 用G92法，具体情况见2.4.10 用G54到G59法，具体情况见2.4.81.3.5 坐标系与平面 对刀具进行空间定位， 除了可以指定刀具在工件坐标系下的绝对位置(G90)， 即所谓的绝对值定位， 还可以指定刀具相对于前一个位置的偏移量(G91)，即所谓的相对值定位。7

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GSK21MA 加工中心数控系统 刀具运动指令尺寸的表示方法─绝对值和增量值指令。 1) 绝对坐标值 是在指定工件坐标系下目标位置的坐标值，即刀具要移动到的坐标位置。编程手册刀具从 A 点移动到 B 点， 在 G54 工件坐标系下使用 B 点的坐标值， 其指令如下： G90 G54X10 Y30 Z20 ； 2) 增量坐标值 指以当前位置为坐标原点，目标位置相对当前位置的坐标值。刀具从 A 点快速移动到 B 点， 其指令如下： G0 G91 X-40 Y-30 Z-10；8

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册1.4切削速度─主轴功能把切削工件时刀具相对工件的速度称为切削速度。CNC 可以用主轴转速 RPM（转/分钟）来指令 这个切削速度。 例如： 刀具直径为 100 毫米， 切削线速度用 80 米/分加工时， 根据主轴转速 N=1000V/πD 的关 系， 主轴转速约 255RPM， 指令为： S255 把有关主轴转速的指令称为主轴功能。1.5 各种功能操作指令—辅助功能实际上， 刀具开始加工工件时， 要使主轴回转， 根据需要供给冷却液， 为此必须控制机床主 轴电机和冷却泵的开/关。这些由系统通过 NC 指令控制程序或机床开/关动作的功能称为辅助功能，用 M 代码指令。 例如：若指令 M03，主轴就以指令的回转速度顺时针回转。 （顺时针是指由主轴方向向 Z 的负方 向看） 。--9

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册1.6 刀具形状和刀具加工─刀具补偿功能1.6.1 刀具长度补偿通常加工一个工件时，要使用几把刀具。如果在同一坐标系下执行如 G0Z0 的指令时，由于刀具 的长度是不同的，所以刀具端面到工件的距离也不同。如果频繁改变程序就会非常麻烦，且易出错。为此，事先测定出各刀具的长度，然后把它们与标准刀具长度的差（通常定为第一把刀）设定给 CNC。 运行长度补偿程序， 即使换刀， 程序也不需要改变就可以加工， 使刀具端面在执行 Z 轴定位 （如 G0Z0）的指令后距离工件的位置是相同的。这个功能称为刀具长度补偿功能。 1.6.2 刀具半径补偿功能 因为刀具有半径， 如果刀具按程序给定的刀具轨迹运行则会将工件切削掉刀具的半径， 为了简化 编程，CNC 可以相对于加工形状偏移一个刀具半径的位置运行程序，而直线与直线或圆弧之间相交处 的过渡轨迹则由系统自动处理。--10

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册事先把刀具直径值存在 CNC 刀具补偿列表中，刀具就能根据程序调用不同的半径补偿量沿着加 工形状偏移距离为刀具半径的轨迹运动。这个功能称为刀具半径补偿功能。--11

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GSK21MA 加工中心数控系统编程手册1.7刀具移动的范围─行程校验用参数设定可以指定刀具可以安全运行的范围，超出这个范围，系统将停止各轴的运动，同时系统给出超程报警。 这个功能称为行程校验即通常所讲的软限位。1.8 控制轴1 控制轴数 控制轴数 同时控制轴数 2 设定单位 最小设定单位 0.001 毫米 本系统没有英制单位。 3 最大行程 最大行程 = 最小移动单位×99999999 最小移动单位 0.001 毫米 最大行程 9998.999 毫米 最多 6 轴 (X，Y，Z，A，B,C) 5轴1.9小数点编程数值可以带小数点输入。对于表示距离、时间和速度单位的指令值可以使用小数点， 但要受参数值限制，小数点的位置是毫米或秒的位置。小数点后的零可以省略。Z15.0 ＝Z15 毫米12

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