数控车床教材

数控车床安全操作规程

1、进入实训车间必须穿合身的工作服、戴工作帽，衬衫要系入裤内，敞开式

衣袖要扎紧，女同学必须把长发纳入帽内；禁止穿高跟鞋、拖鞋、凉鞋、裙

子、短裤及戴围巾，以免发生烫伤。

2、操作时严禁戴手套，工作服衣、领、袖口要系好。

3、操作前必须检查机床是否处于复位状态，并按润滑规定的部位加油后经低

速运行3〜5分钟，方可使用。

4、在手轮及手动进给时，一定要弄清正负方向，认准按键，方可操作。

5、启动主轴前，必须将工件夹紧，检查卡盘扳手是否取下，机床变速手柄是

否在正确的位置上，确认无误后，关好防护门。

6、主轴在运转时，任何情况下，均不得变换手柄。若变换手柄位置，必须在

主轴停稳后进行。

7、装拆卡具、装拆工件、测量工件、清除切屑（切屑不可用手拿，必须用铁

钩清理，以免烫伤或割破手指）、装卸车刀等必须在车床停稳后进行。

8、装夹工件与调整刀具所用的工具禁止放在机床导轨上。

9、在运行任何数控程序之前，皆应对刀，使工件零点、编程零点重合，设置

好刀补，并使刀具处于远离工件的安全位置。

10、在自动加工过程中，禁止打开机床防护门，学员须自始至终地监控机床

的运行，发现异常情况应及时按下“急停开关”并报告指导教师，弄清异常

原因，排除故障后方可重新运行加工。

11、操作时应站在刀架的右方，工件旋转时不得用手触摸工件或刀具，更不

得擦拭工件或刀具，避免手被卷伤。

12、车削螺纹（特别是内螺纹）时不准用手去摸或砂布抛光，避免手指卷入

造成工伤。

13、不准越过旋转的工件传递物体，不得在机床上放置工具或工件，转动刀

架时必须在工作台安全位置，以免刀架与卡盘、卡具或工件碰撞发生安全事

故。

14、车偏心工件，一定要加平衡铁，不能开快车，要经常检查平衡铁是否牢

固；装卸工件或卡盘时，事前垫好木板，以免砸伤床面及人身。

15、下课时，所有功能键应处在复位位置，工作台处于机床尾座一侧，加油

润滑，按照指导教师指导的关机步骤正确关机。工件送检，收拾工、量具，

清洁机床和地面，认真填好《实训场（室）使用记录》和《设备使用记录》。

16、清洁保养机床。做好“五关”：关门、关窗、关电（灯）、关水（气）、关

机（扇）。

-XJL.-Jk—

刖5

随着我校数控专业的不断发展与完善,数控专业教学需要贴合我校数控实

训基地情况与学校办学特色的数控教材，本书就是为了适应这一需要，根据

我校数控机床现有情况，参考劳动和社会保障部制定的有关国家职业标准及

相关的职业技能鉴定规范编写的。

本书突出培养学生的数控车床编程与动手操作能力，适当简化相关理论教

学部分，重点介绍GSK980TD数控系统的编程与操作方法。对于编程部分，把

指令分为直线加工、圆弧加工、循环加工和螺纹加工四部分，并附实例进行

讲解。对于操作部分，介绍了GSK980TD数控系统的界面功能及常规操作方法。

最后结合10个实训练习题，让学生独立完成各实训题的编程仿真与上机实操

加工，使其全面掌握数控车床的编程与操作技术，为将来走上工作岗位打好

坚实基础。

本书由我校数控教研室全体老师参与审稿，并对书中内容提出了宝贵意见

和建议，对此特表示感谢。

由于编者水平有限，书中内容难免出现疏漏之处，恳请使用本书的读者提

出批评和改进意见，以便修订。

编者

2009年2月

目录

第一章数控入门知识.........................................1

§1-1数控基本概念及其特点...................................1

一、数控机床的基本概念...................................1

二、数控机床及其发展.....................................1

三、数控机床的特点.......................................2

四、如何学习数控技术.....................................2

§1-2数控机床的坐标系.......................................3

一、数控机床的坐标轴.....................................3

二、机床坐标系的确定方法及应用...........................4

第二章GSK980TD数控车床的程序编制...............................5

§2-1数控车床编程概述.......................................5

一、数控编程的步骤.......................................5

二、准备功能与辅助功能...................................6

§2-2GSK980TD数控车床程序编制..............................9

一、直线加工.............................................9

二、圆弧加工............................................14

三、常用多重循环指令....................................18

1、轴向粗车循环G71.................................18

2、封闭切削循环G73.................................23

3、精加工循环G70...................................29

4、径向切槽多重循环G75.............................30

四、刀尖半径补偿（G41/G42）的应用.......................34

五、螺纹加工............................................39

第三章数控车综合编程实例.......................................48

实例一：G71应用实例.......................................48

实例二：G73应用实例........................................51

实例三：内孔加工应用实例....................................54

实例四：子程序调用应用实例..................................58

第四章GSK980TD的面板划分及显示界面............................62

——、面板划分................................................62

1、状态指示.............................................62

2、编辑键盘.............................................63

3、显示菜单.............................................64

4、机床面板.............................................65

二、显示界面................................................69

第五章GSK980TD数控车床的操作..................................71

一、开机、关机及安全防护....................................71

1、开机.................................................71

2、关机.................................................72

3、超程防护.............................................72

4、紧急操作.............................................72

二、回零操作（机械回零）....................................73

1、机械零点.............................................73

2、机械回零的操作步骤...................................74

三、手动操作................................................74

1、手动进给.............................................75

2、手动快速移动.........................................75

3、速度修调.............................................75

四、手轮/单步操作...........................................77

1、单步进给.............................................77

2、手轮进给.............................................78

五、刀具偏置与对刀..........................................79

1、回机械零点对刀.......................................79

2、刀具偏置值的修改.....................................81

六、MDI运行方式（单段指令执行）............................83

七、自动运行................................................84

1、运行程序的选择.......................................84

2、自动运行的启动.......................................86

3、自动运行的停止.......................................86

4、从任意段自动运行.....................................87

第六章数控车削综合实训练习.....................................88

实训课题一简单外圆零件编程实操练习一.......................88

实训课题二简单外圆零件编程实操练习二.......................90

实训课题三简单外圆零件编程实操练习三.......................92

实训课题四外圆零件编程实操综合练习一.......................94

实训课题五外圆零件编程实操综合练习二.......................96

实训课题六外圆零件编程实操综合练习三.......................98

实训课题七外圆零件编程实操综合练习四......................100

实训课题八外圆零件编程实操综合练习五......................102

实训课题九复杂零件编程实操综合练习一......................104

实训课题十复杂零件编程实操综合练习二......................106

实训课题H"一复杂零件综合练习图（高级工）..................108

实训课题十二配合件加工练习一..............................110

实训课题十三配合件加工练习二..............................111

实训课题十四配合件加工练习三..............................112

附录一：西门子802s系统常用代码表..............................113

附录二：数控车工国家职业标准...................................116

第一章数控入门知识

§1-1数控基本概念及其特点

一、数控机床的基本概念

数控是数字控制(NumericalControl)的简称，其含义是用以数字和符

号构成的数字信息(数控加工程序)自动控制机床运转。简言之，数控机床

就是装备数控装置的机床，也称NC机床。

二、数控机床及其发展

世界上第一台数控机床，由美国帕森斯公司与麻省理工学院在1949年合

作研制，于1955年正式在美国军队中使用。

随着微电子技术与计算机技术的高速发展，数控机床的核心技术一一数控

系统也随之经历了以下几代的变化：

第一代1952年起由电子管电路构成的专用数控(NC)；

第二代1959年起由晶体管电路组成的专用数控(NC)；

第三代1965年起由中、小规模集成数字电路组成的专用数控(NC)；

第四代1970年起由大规模集成数字电路组成的小型通用计算机数控

(CNC)；

第五代1974年开始采用微处理器和半导体存储器的微型计算机数控

(MNC)o

目前，美国、日本、德国、法国及俄罗斯等国家的数控机床已进入大批量

生产阶段，其中以日本发展最快。1977年，日本年产数控机床仅五千多台，

1990年就已发展到年产六万多台，数控化率达70%,居世界第一位。目前先

进的国家中具有代表性的数控公司(或厂家)由日本的法那克公司、德国的

西门子公司、美国的A-B公司、西班牙的法格公司、意大利的AB0SZA公司和

法国的NUM公司等。

我国数控机床的研制工作是从1958年由北京机床研究所和清华大学率先

研制了电子管式开环步进驱动的数控机床开始的。其后由于种种原因，许多

年未能在实用阶段上有所突破。70年代初期，研制数控机床的热潮又重新在

我国掀起，并取得了一些成果。

现在，我国已经开发和生产了许多数控系统及新型数控机床，并且拥有了

自己的软、硬件版权，大都达到了90年代的国际先进水平。

三、数控机床的特点

数控机床的特点，主要体现在“数控”的各种功能上，再加上现代完善的

机械部件，数控机床具有以下特点：

（―）生产柔性大

在数控机床上加工不同零件时，只需要改变加工程序，而不需要制造或更

换许多工具、模具和夹具。因此数控机床特别适合于单件和中小批量的生产。

（二）加工精度高

数控机床由精密机械和自动化控制系统组成，所以，数控机床具有很高的

控制精度和制造精度（如：现代数控机床分辨率普遍达到0.01〜0.001mm,少

数数控机床已发展到0.0001mm,表面粗糙度值Ra达0.02um）；数控机床的

自动加工方法消除了操作者的人为误差，提高了同一批零件加工尺寸的一致

性，使加工质量稳定，产品合格率高。

（三）生产效率高

数控机床具有良好的刚性，可以采用较大的切削用量，并且又是自动进行

加工，节省了中间测量和手动控制时间；数控机床通常不需要专用的工夹具,

因而可省去工夹具的设计和制造时间；所以数控机床的生产效率高。

（四）劳动强度低、劳动条件好

数控机床是按照预先编好的程序自动完成加工的，操作者只操作键盘、装

卸零件和观察监视加工过程，不需要进行繁重的、重复性的手工操作。

（五）良好的经济效益

数控机床可以提高产品质量，降低材料及其资源损耗，降低生产成本；可

以缩短产品开发生产的周期，降低生产设备投资的费用，提高生产率。

四、如何学习数控技术

数控技术这门课的理论性和实践性均较强，是一门以数控（加工）技术

的基本理论为基础，并与生产实际相结合的专业理论课程。

一名合格的数控机床操作工，应该首先是一名合格的普通机床操作工。

因此，本课程需要的先修课知识有：

1、有关文化课知识（如：数学等）

2、技术基础课（如公差与配合、机械制图等）

3、专业基础课（如车工工艺学、铳工工艺学等）

掌握好普通机床加工的工艺知识是十分必要的，然后才有利于通过人工

控制向数字控制进行深入学习。

2

§1-2数控机床的坐标系

一、数控机床的坐标轴

1、坐标轴和运动方向命名原则

(1)标准的坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系(图『1)。

具体规定：伸出右手，拇指、食指、中指垂直放置，大拇指所指的

方向为X轴正方向，食指所指的方向为Y轴正方向，中指所指的方向为Z轴

正方向；各坐标轴与机床的主要导轨相平行。

(2)刀具相对于静止的工件而运动的原则。

这一原则是为了编程人员能够在不知道是刀具移近，还是工件移近的情

况下,就能够依据零件图纸,确定机床的加工过程。

(3)刀具远离工件的运动方向为坐标的正方向。

(4)机床旋转坐标运动的正方向是按照右旋螺纹进入工件的方向。如

车床主轴顺时针旋转的方向即为正方向。

图1-1右手直角笛卡尔坐标系

2、坐标轴的规定

(1)Z坐标轴由传递切削力的主轴，在标准坐标系中始终与主轴轴线

平行的坐标轴被规定为Z轴。例如：车床、磨床的Z轴是带动零件旋转的主

轴；钻床、铳床的Z轴是带动刀具旋转的主轴。若机床上没有主轴(如刨床),

则Z轴垂直于零件装夹面。

(2)X坐标轴X坐标是水平的，平行于零件的装夹面。X坐标是在刀

3

具或工件定位平面内运动的主要坐标轴。

（3）Y坐标轴根据右手笛卡尔直角坐标系由X轴、Z轴确定。

二、机床坐标系的确定方法及应用

1、机床坐标系

（1）坐标轴的确定方法一般先确定Z坐标轴，因为它是传递切削动力

的主轴或主方向，然后按规定确定其X坐标轴，最后用右手直角笛卡尔坐标

系确定Y坐标轴。

（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。

2、机床坐标系原点的用途

机床坐标系原点用于数控系统某些功能的启动，如螺纹插补功能及各坐标

软限位的设定。还用于加工程序编制时选择工件坐标系相对机床坐标系原点

的位置等。

4

第二章GSK980TD数控车床的程序编制

§2-1数控车床编程概述

一、数控编程的步骤

数控加工零件时，首先要做的工作就是编制加工程序。一般编程时要做

的工作包括如图2-1所示内容：

1

编

加

输

写

数

程

数

零

工

入

件

值

加

序

控

工

并

图

机

计

校

艺

工

保

纸

床

分

算

核

程

存

析

序

图2-1程序编制过程

1、分析零件图、确定零件加工工艺过程

编程时首先应根据加工零件的图纸及技术文件，熟悉零件的材料、毛坯、

几何形状、尺寸、公差、形状公差、表面粗糙度、热处理要求等。以此确定

零件加工工艺过程及设备、工装、加工余量和切削用量等。

2、进行数值计算

在编制程序前根据零件图中的加工尺寸和确定的工艺路线，计算出数控

加工轨迹所需的坐标值，以此作为程序的输入数据。如零件轮廓几何元素的

交点或切点的坐标值。

3、编写零件加工程序单

根据加工路线、工艺参数、刀具号、辅助动作以及数值计算的结果等,

按机床数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，编写零件加工程序单。

4、程序仿真加工

对于初学者，由于对加工程序准确性把握不大，所以需要先在数控仿真

5

系统里进行模拟仿真加工，以确保程序的准确，减少上机操作的失误率及加

工危险性。

5、程序上机试切

经过程序仿真加工后，根据仿真加工情况对程序进行合理调整，避免加

工过程中过切、撞刀等情况的发生，检验无误后方可进行实体切削。

二、准备功能与辅助功能

1、准备功能（G指令）

G指令由指令地址G和其后的1〜2位指令值组成，用来规定刀具相对工

件的运动方式、进行坐标设定等多种操作。

任何一种数控装置,其功能均包括基本功能和选择功能两大部分。基本功

能是系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床的特点和用途选择的功能,

编程时一定要先看懂机床说明书之后才能着手编程。

GSK980TD数控系统的G指令字分为00、01、02、03、04组。除01与00

组代码不能共段外，同一个程序段中可以输入几个不同组的G指令字，如果

在同一个程序段中输入了两个或两个以上的同组G指令字时，最后一个G指

令字有效。没有共同参数（指令字）的不同组G指令可以在同一程序段中，

功能同时有效并且与先后顺序无关。如果使用了表2T以外的G指令或选配

功能的G指令，系统出现报警。

指令字组别功能备注

G00快速移动初态G指令

G01直线插补

G02圆弧插补（顺时针）

G03圆弧插补（逆时针）

01

G32螺纹切削模态G指令

G90轴向切削循环

G92螺纹切削循环

G94径向切削循环

G04暂停、准停

G28返回机械零点

00非模态G指令

G50坐标系设定

G65宏指令

6

G70精加工循环

G71轴向粗车循环

G72径向粗车循环

G73封闭切削循环

G74轴向切槽多重循环

G75径向切槽多重循环

G76多重螺纹切削循环

G96恒线速开模态G指令

02

G97恒线速关初态G指令

G98每分进给初态G指令

03

G99每转进给模态G指令

G40取消刀尖半径补偿初态G指令

G4104刀尖半径左补偿

模态G指令

G42刀尖半径右补偿

表2-1G指令字一览表

注:模态非模态及初态

G指令分为00、01、02、03、04组。其中00组G指令为非模态G指令，其它

组G指令为模态G指令,GOO、G97、G98、G40为初态G指令。

G指令执行后，其定义的功能或状态保持有效，直到被同组的其它G指令改

变，这种G指令称为模态G指令。模态G指令执行后，其定义的功能或状态被改

变以前，后续的程序段执行该G指令字时，可不需要再次输入该G指令。

G指令执行后，其定义的功能或状态一次性有效，每次执行该G指令时，必

须重新输入该G指令字，这种G指令称为非模态G指令。

系统上电后，未经执行其功能或状态就有效的模态G指令称为初态G指令。

上电后不输入G指令时，按初态G指令执行。GSK980TD的初态指令为G00、

G40、G97、G98o

2、辅助功能（M指令）

M指令由指令地址M和其后的1〜2位数字或4位数组成，用于控制程序

执行的流程或输出M代码到PLCo

GSK980TD数控系统辅助功能如表2-2所示：

7

指令功能备注

M00程序暂停

M03主轴正转

M04主轴反转功能互锁、状态保持

*M05主轴停止

M08冷却液开

功能互锁、状态保持

*M09冷却液关

MIO尾座进

功能互锁、状态保持

Mil尾座退

M12卡盘夹紧

功能互锁、状态保持

M13卡盘松开

M30程序运行结束

M32润滑开

功能互锁、状态保持

*M33润滑关

*M4kM42、

主轴自动换档功能互锁、状态保持

M43、M44

M98子程序调用

从子程序返回；若M99用于主程

M99序结束（即当前程序并非由其它

程序调用），程序反复执行

M9000—调用宏程序（程序号大于9000

M9999的程序）

表2-2M功能代码表

注：标准PLC定义的标“*”的指令上电时有效。

8

§2-2GSK980TD数控车床程序编制

一、直线加工

1、G00——快速定位功能

G00指令使X轴、Z轴同时从起点以各自的快速移动速度移动到终点，两

轴是以各自独立的速度移动，短轴先到达终点，长轴独立移动剩下的距离，

其合成轨迹不一定是直线。G00指令格式为：

GOOX(U)_Z(W)_

G00指令说明：

①G00指令为初态G指令；

②X、U、Z、W取值范围为-9999.999〜+9999.999mm；

③X(U)、Z(W)可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点

坐标值一致；同时省略表示终点和始点是同一位置，X与U、Z与W在同一

程序段时X、Z有效，U、W无效。

@G00编程时可简写为GO。

要注意：车削时，快速点定位目标点不能直接选在工件上，一般要离开

工件表面1〜2毫米。

例2-1如图2-2所示，刀尖从换刀点A快速移动到B点，准备车外圆。

解：绝对坐标方式：

N0040GOOX26.Z2.(X值为直径量)

9

增量坐标方式：

N0040GOOU-24.W-33.(U值为直径量)

执行上述程序段时，刀具实际运动路线不是沿A-B直线，而是沿图中虚线

走刀，所以，使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹具发生干涉，忽略

这一点，就容易发生撞刀，而且在快速走刀状态下的撞刀会更加危险。

2、G01——直线插补功能

G01指令是使刀具以一定的进给速度，从所在点出发直线移动到目标点。

其指令格式为：

G01X(U)_Z(W)_F_

G01指令的说明：

①G01指令为模态G指令；

②X、U、Z、W取值范围为-9999.999〜+9999.999mm；

③X(U)、Z(W)可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点

坐标值一致；同时省略表示终点和始点是同一位置；

④F指令值为X轴方向和Z轴方向的瞬时速度的矢量合成速度，实际的切削

进给速度为进给倍率与F指令值的乘积；

⑤F指令值执行后，此指令值一直保持，直至新的F指令值被执行。后述其

它G指令使用的F指令字功能相同时，不再详述。

F取值范围如下表：

指令功能G98(毫米/分钟)G99(毫米/转)

取值范围1-80000.001—500

⑥G01可简写为G1。

例2-2如图2-3所示，刀尖从A点直线移动到B点，完成车外圆、车

槽、车倒角的操作。分别用绝对坐标方式、增量坐标方式写出G01程序段。

图2-3G01指令应用

10

解：①车外圆。如图2-3a所示

绝对坐标方式：

N0040G01Z-20.F80（X轴不运动，可以省略）

增量坐标方式：

N0040G01W-22.F80（X轴不运动,可以省略）

②车槽。如图2-3b所示

绝对坐标方式：

N0040G01X15.F50（Z轴不运动，可以省略。）

增量坐标方式：

N0040G01U-9.F50（Z轴不运动,可以省略。）

③车倒角。如图2-3c所示

绝对坐标方式：

N0050G01X20.Z-2.F60

增量坐标方式：

N0050G01U8.W-4.F60

3、圆锥的切削

车削圆锥时，如图2-4、图2-5所示，有正锥和倒锥两种情况，每种圆锥

有两种加工路线。按图2-4a的加工路线车正锥时，需要计算锥距S,假设圆

锥大径为D,小径为d,锥长为L,切削深度为t,则由相似三角形可得：

（D-d）/2L=t/S；则：S=2Lt/（D-d）

当按图2-4b的走刀路线车正锥时，则不需要计算锥距S,只要确定了切

削深度t,即可车出圆锥轮廓。

图2-4车正锥加工路线

11

图2-5车倒锥加工路线

图2-5为车倒锥的两种加工路线，车倒锥原理与车正锥相同。

例2-3已知毛坯为①30mm的棒料，01号刀为90°偏刀，车削如图2-6

所示的正锥。

解：①设编程原点在图中Op位置，起刀点和换刀点在图中P点处。

②确定刀具工艺路线。如图2-6虚线所示。

③数值计算。确定分三次走刀，前两次切削深度t=2mm,最后一次切削深

度按图2-4a的车锥路线进行加工，锥距Sl=8mm；S2=16mm»

④编程。

N10G99T0101M3S800（设定刀具刀补、主轴、进给参数）

N20G00X32.Z0（刀具快进准备车端面）

N30G01X0F0.2（车端面）

N40Z2.（刀具离开零件端面）

N50G00X26.（刀具快退，准备车削工件）

N60G01Z0（刀具工进至零件表面）

N70X30.Z-8.（粗车圆锥第一刀）

12

N80GOOZ0(退刀)

N90G01X22.(进刀，准备粗车第二刀)

N100X30.Z-16.(粗车圆锥第二刀)

N110GOOZ0(退刀)

N120G01X20.(进刀，准备精车圆锥)

N130X30.Z-20.(精车圆锥)

N140GOOX40.Z20.(X、Z快速退刀)

N150M30(程序结束)

注：此种方式编程，一般需要准确计算圆锥起点和终点的尺寸值，计算编

程都比较麻烦，在实际编程中没有实用性，这里只做简介，仅供参考。

例2-4如图2-7中零件各加工表面已完成粗车，试设计一个精车程序。

解：①设编程原点在图中Op位置，起刀点和换刀点在图中A点处。

②确定刀具工艺路线。如图2-7所示，刀具从起点A出发，加工结束后再

回到A点，工艺路线为：A-BfC-DfEfF-A。

③数值计算。由图2-7已知锥度为C=l:2,d=15,

VC=(D-d)/L

.,.D=d+CL=15+(30-10)/2=25

，D点处的直径量为中25

经计算可得图中各点绝对坐标值为A(40,15)^B(15,2)、C(15,-10)、

D(25,-30)、E(25,-40)F(40,-40)

④编程。

13

N10G99T0101M03S800（设定刀具刀补、主轴、进给参数）

N20GOOX15.Z2.（刀具快进A-B）

N30G01Z-10.F0.2（车外圆BfC）

N40X25.Z-30.（车圆锥C-D）

N50Z-40.（车外圆DfE）

N60X40.（车平面E-F）

N70GOOZ15.（刀具快速返回起刀点F-A）

N80M30（程序结束）

注：零件的精加工路径需要准确计算，以保证零件各尺寸准确加工到位。

二、圆弧加工

圆弧加工可根据具体情况合理使用加工指令。加工圆弧半径较小的零件

时，可用圆弧车刀直进法加工。如图2-8所示。此时刀具圆弧半径与工件圆

弧半径相等，使用G01直线插补指令。加工圆弧直径较大的零件时，使偏刀

或圆弧刀具沿圆弧轨迹运动，采用G02/G03圆弧插补指令，切削圆弧轮廓。

G02/G03指令是刀具在指定平面内，按给定的F进给速度作圆弧运动的指令。

图2-8用直进法车圆弧图2-9车床圆弧的顺、逆方向

1、圆弧顺逆方向的判断

圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03o

前置刀架数控车床上圆弧顺逆方向可按图2-9给出的方向判断。其判断方法

为：在右手笛卡尔直角坐标系中，沿垂直于圆弧所在平面（XOZ面）的Y轴负

方向看去，刀具相对于工件转动方向顺时针运动为G02,逆时针运动为G03。

2、G02/G03指令格式

（1）用圆心点坐标I,K编程：

G02XZIKF

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G03XZIKF

(2)用圆弧半径编程：

G02X_Z_R_F_

G03X_Z_R_F_

G02/G03指令的说明：

①G02、G03为模态G指令；

②R为圆弧半径，取值范围-9999.999〜9999.999mm；

I为圆心与圆弧起点在X方向的差值，用半径表示，取值范围-9999.999〜

9999.999mm；

K为圆心与圆弧起点在Z方向的差值，取值范围-9999.999〜9999.999mm。

③圆弧中心用地址I、K指定时，其分别对应于X,Z轴I、K表示从圆弧起

点到圆心的矢量分量，是增量值；如图2T0所示。

1=圆心坐标X一圆弧起始点的X坐标；1<=圆心坐标Z一圆弧起始点的Z

坐标；

I、K根据方向带有符号，I、K方向与X、Z轴方向相同，则取正值；否则，

取负值。

图2-10

④G02/G03可简写为G2/G3。

注意事项：

•当I=0或K=0时，可以省略；但指令地址I、K或R必须至少输入一个，

否则系统产生报警；

•I、K和R同时输入时，R有效，I、K无效;

•R值必须等于或大于起点到终点的一半，如果终点不在用R指令定义的圆弧

上，系统会产生报警；

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•地址X（U）、Z（W）可省略一个或全部；当省略一个时，表示省略的该轴

的起点和终点一致；同时省略表示终点和始点是同一位置，若用I、K指令

圆心时，执行G02/G03指令的轨迹为全圆（360°）；用R指定时，表示0度

的圆；

•建议使用R编程。当使用I、K编程时，为了保证圆弧运动的始点和终点与指

定值一致，系统按半径R=J12+K2运动;

•若使用I、K值进行编程，若圆心到的圆弧终点距离不等于

系统会自动调整圆心位置保证圆弧运动的始点和终点与指定值一致，如果

圆弧的始点与终点间距离大于2R,系统报警。

•R指令时，可以是大于180°和小于180°圆弧，R负值时为大于180度的圆

弧，R正值时为小于或等于180度的圆弧；

例2-5如图2T1所示，用圆弧插补指令写出刀尖从A点至B点的圆弧

切削程序段。

图2-11圆弧插补指令应用

解：方法一用圆心点坐标I,K编程：

图a绝对坐标方式：（G03X40.Z-20.10K-10.

增量坐标方式：（G03U20.W-10.10K-10.

图b绝对坐标方式：（G02X40.Z-18.120.K0

增量坐标方式：（G02U20.W-10.120.K0

方法二用R指令编程:

图a绝对坐标方式：（G03X40.Z-20.R10.

增量坐标方式：（G03U20.W-10.R10.

图b绝对坐标方式：（G02X40.Z-18.R10.

增量坐标方式：G（02U20.W-10.R10.

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3、粗加工圆弧表面的切削路线

在毛坯上车削较大圆弧时，一次切削深度太大，容易打刀，需要分次加工。

(1)加工圆弧凸表面的方法有两种。

①车锥法如图2T2a所示用车圆锥的方法切除毛坯余量，称之为车锥

法。车锥时要注意起点和终点的位置，如确定不好，则可能损伤圆弧表面，

或将加工余量留得太大。确定方法如图2T2a所示，连接0C交圆弧于D,过

D点作圆弧的切线AB,因为OC=&R,所以CD=V2R-R=0.414R,

AC=BC=V2CD=0.586R,则A点坐标为(R-0.586R,0)、B(R,-0.586R)O车

圆锥时，加工路线不能超过AB线，否则就要损坏圆弧。对于较复杂的圆弧,

用车锥法较复杂，可用车圆法。

图2-12圆弧凸表面的加工方法

②车圆法车圆法就是用不同半径的圆分次去除毛坯余量，如图2T2b

所示。若每次切削深度为t,粗车圆弧次数为P,则此方法的缺点

是空行程时间较长。

(2)加工圆弧凹表面的方法有如下几种。

图2-13凹圆切削路线的形式

粗加工半圆弧表面，常见的有如图2-13a、b、c、d所示的几种常见的切

削路线。其中，图a为同心圆弧形式；图b为等径圆弧(不同心)形式；图c

为三角形形式；图d为梯形形式。不同形式的切削有不同的特点，只有了解

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它们各自的特点，才能合理的安排切削路线。上述几种切削路线特点比较和

分析如下：

①程序段数最少的为同心圆弧及等径圆弧形式；

②走刀路线最短的为同心圆弧形式，其次为三角形、梯形及等径圆弧形式;

③计算和编程最简单的为等径圆弧形式(可利用程序循环功能)；

④切削率最高，切削力分布最合理的为梯形形式；

⑤精车余量最均匀的为同心圆弧形式。

三、常用多重循环指令

GSK980TD的多重循环指令包括：轴向粗车循环G71、径向粗车循环G72、

封闭切削循环G73、精加工循环G70、轴向切槽多重循环G74、径向切槽多重

循环G75及多重螺纹切削循环G76。系统执行这些指令时，根据编程轨迹、进

刀量、退刀量等数据自动计算切削次数和切削轨迹，进行多次进刀一切削一

退刀一再进刀的加工循环，自动完成工件毛坯的粗、精加工，指令的起点和

终点相同。

本指导书只介绍G7KG73及G70三个常用多重循环指令。

G76多重螺纹切削循环指令在螺纹切削功能中讲述。

1、轴向粗车循环G71

指令格式：G71U(Ad)R(e)F_S_T_；①

G71P(ns)Q(nf)U(Au)W(Aw)；②

N(ns)....；

..F；

•・S；

N(nf).........；)

指令意义：G71指令分为三个部分：

①：给定粗车时的切削量、退刀量和切削速度、主轴转速、刀具功能的程

序段；

②：给定定义精车轨迹的程序段区间、精车余量的程序段；

③：定义精车轨迹的若干连续的程序段，执行G71时，这些程序段仅用于

计算粗车的轨迹，实际并未被执行。

系统根据精车轨迹、精车余量、进刀量、退刀量等数据自动计算粗加工路

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线，沿与Z轴平行的方向切削，通过多次进刀f切削f退刀的切削循环完成工

件的粗加工。G71的起点和终点相同。本指令适用于非成型毛坯（棒料）的成

型粗车。

相关定义：

精车轨迹：由指令的第③部分（ns〜nf程序段）给出的工件精加工轨迹，

精加工轨迹的起点（即ns程序段的起点）与G71的起点、终点相同，简称A点；

精加工轨迹的第一段（ns程序段）只能是X轴的快速移动或切削进给，ns程序

段的终点简称B点；精加工轨迹的终点（nf程序段的终点）简称C点。精车轨

迹为A点fB点一C点。

粗车轮廓：精车轨迹按精车余量（△□、Aw）偏移后的轨迹，是执行G71

形成的轨迹轮廓。精加工轨迹的A、B、C点经过偏移后对应粗车轮廓的A'、B'、

C'点，G71指令最终的连续切削轨迹为B'点一C，点。

△d：粗车时X轴的切削量，取值范围0.001〜99.999（单位：mm,半径值），

无符号，进刀方向由ns程序段的移动方向决定。U（Ad）执行后，指令值公乜

保持，并把数据参数N0.051的值修改为Ad*1000（单位：0.001mm）。未输

入U（Ad）时，以数据参数N0.051的值作为进刀量。

e：粗车时X轴的退刀量，取值范围0.001-99.999（单