数控加工程序段的结构与格式

数控车床程序的结构

☆学习目标

1、了解一个完整程序的基本构成。

2、掌握G、S、M、F、T功能的使用方法。

一、加工程序结构

数控加工中，为使机床运行而送到CNC的一组指令称为程序。每一个程序都是由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。程序的内容则由若干程序段组成，程序段是由若干字组成，每个字又由字母和数字组成。即字母和数字组成字，字组成程序段，程序段组成程序。

二、程序代码

①国际标准化组织ISO(international standard organization)

②美国电子工业协会EIA(electronic industries association)

国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。目前，数控编程广泛采用的程序段格式是ISO。

1、程序组成

(1)程序编号（程序名）

程序名为程序的开始部分，采用程序编号地址码区分存储器中的程序，每个程序都要有程序编号，在编号前采用程序编号地址码。不同数控系统程序编号地址码不同，如日本FANUC数控系统采用“O”作为程序编号地址码；美国的AB8400数控系统采用P作为程序编号地址码；德国的SIEMENS数控系统采用%作为程序编号地址码等。

程序名是零件加工程序的代码，它是加工程序的识别标记，不同程序名对应着不同的加工程序零件。

在程序名编写的时候要注意下面几点：

①程序名写在程序的最前面，并且单列一行。

②在同一数控机床中，程序名不可以重复使用。

③ FANUC系统中，程序号的书写格式是O××××，其中O是地址符，其后为四位数字，数值从O0000到O9999，如O0001。在书写时起数字前的零可以省略不

写，如O0001可写成O1。O0000在数控系统中通常有特殊的含义，一般应尽量避免使用。（O0000是MDI方式下默认的编号）

(2)程序内容（刀具的运动轨迹）

程序内容部分是整个程序的核心，由若干个程序段组成，每个程序段由一个或多个指令字构成，每个指令字由地址符和数字组成，它代表机床的一个位置或一个动作，每一程序段结束用“；”号。

程序内容应具备六要素：

①、准备功能字G ②、尺寸功能字X、Z

③、进给功能字F ④、主轴功能字S

⑤、刀具功能字T ⑥、辅助功能字M

(3)程序结束段

以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号。

M02与M30的区别：

M02表示程序结束，不返回到程序开始部分；M30表示程序结束且返回到程序开始部分。

2、程序结构

①加工程序由若干个程序段组成。

②程序段由一个或若干个指令字组成，字是数控程序的最小单位。

③每个指令字由地址符和数字组成（字―地址结构），代表机床的一个位置或一个动作。地址符由字母组成，每个字母、数字、符号（正负号）称为字符。

⑤程序的起始符：O、%。

⑥程序结束符：M02或M30。

⑦每一行程序以分号结尾。

下表为加工程序结构举例

加工程序结构举例

二、程序段的格式

如图所示为程序段格式举例

1、N——顺序号字

顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N 和后续数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般为1～4位的正整数。数控加工中的顺序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。

顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。

一般使用方法：编程时将第一程序段以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12等。

程序段号规则：

①从大到小或从小到大排列。

②程序段号不一定连续

③程序段号为正整数，最小为1.

2、G——准备功能

准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，准备功能字是使数控机床建立起某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿、固定循环等。

1)G代码的组成

G功能字由地址符G和其后的两位数字组成，从G00—G99共100种功能。有的系统也用到00——99之外的数字。

如：G158指令表示可编程的偏置功能（SIEMENS 802S）

2）G指令代码的作用

准备功能使机床或数控系统建立起某种加工方式，只有尺寸字没有功能字的程序段无意义，下面的程序显示了准备功能作用的重要性。

如：N100 X40.0 Z2.0；（无意义）

N100 G00 X40.0 Z2.0；

许多G代码在所有系统中功能一致（G00、G01、G02、G03），另一些则是特定系统或机床所特有。所以不同控制系统有自己可用的G代码表。

3）常用的G代码表

FANUC 0i系统常用G功能代码比较

说明：

①G代码分为模态代码（又称续效代码00组）和非模态代码（01组）。对于模

态代码意味着必须一直保留某种模式，直到另一种模式将其取消。非模

态代码只在该代码的程序段中有效。

模态——在连续多个程序段中有效，指导被相同的组别代码取代。

非模态——只在本程序段中有效。

②任何模态G代码出现都将自动取代同组中的另一个G代码。

4）程序段中的G代码

①彼此没有逻辑冲突的不同组的代码可以在同一程序段中使用。

②模态代码

模态代码定义后不需要在每一段中重复使用，可以简化编程，

例：G01 X20.0 Z-20.0 F0.2； G01 X20.0 Z-20.0 F0.2；

G01 X26.0；；

G01 X30.0 Z-22.0；；

G01 Z-40.0； Z-40.0；

③程序中的指令冲突

为避免程序中的指令冲突，同组代码不在同一程序段中使用，如果在同一程序段内使用互相冲突的G代码，后一个G代码有效。

例：N100 G00 G01X20.0 Z-10.0 F0.2；（G00无效）

④程序段中的字顺序

G代码通常位于程序段的开始，即在程序名的后面，在其他重要数据的前面。例：N100 G01X30.0 Z-20.0 F0.1;（正确）

N100 X30.0 Z-20.0 F0.1 G01 ;（错误）

3、M——辅助功能

辅助功能字的地址符是M,又称为M指令或M代码。辅助功能字是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷却液的开关，工件或刀具的夹紧和松开，刀具的更换等功能。

1）辅助功能字的组成

辅助功能字由地址符M和其后的两位数字组成。M00—M99共100条，目前有的数控系统也用到三位数字的M功能，例如FANUC系统。

2）M功能特点

该指令和控制系统插补器运算无关，一般书写在段尾，是对加工中一些辅助器件进行控制用的工艺性指令，例如：主轴正反转、冷却呀开关、刀具更换、零部件的夹紧松开等。

3）常用的M功能指令代码表

FANUC 0i系统常用M功能代码比较

说明：

M00——程序暂停

在完成该程序段中的其它指令后，用以停止主轴转动、进给和冷却液，以便执行某一固定的手动操作。如手动变速、换刀、工件调头等。

当程序运行停止时，全部现存的模态信息保持不变。固定操作完成后，重按“循环启动”，继续执行下一段程序段。

该指令为非模态功能，在程序段指令运行完成后开始。

M01——计划停止

又称任选（计划）停止，该指令与M00基本相似。所不同的是，只有在操作面板上的“任意停止”按键被按下时，M01才有效，否则这个指令不起作用。

该指令主要用于工件关键尺寸的停机抽样检查或其他需要临时停车的场合。当检查完成后，按启动键继续执行以后的程序。

M02——程序结束

当全部程序结束后，用此指令使主轴、进给、冷却全部停止，并使数控系统处于复位状态。

该指令必须出现在程序的最后一个程序段中。

该指令为非模态功能，在程序段指令运行完成后开始。

M30——程序结束

M30指令与M02指令功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件做好准备。

主轴旋转方向判断：

车削方向：从Z轴负方向朝Z轴正方向看，顺时针转动方向为正转，逆时针转动方向则为反转。车床即：从床头箱观看主轴旋转方向。

铣削方向：从操作人员的位置，面向立式机床的前部观看，顺时针转动方向为正转；逆时针转动方向为反转。

M03——主轴正转（主轴顺时针转动）

启动主轴以程序中编制的主轴速度顺时针方向旋转，与程序段指令运动同时开始。

M04——主轴反转（主轴逆时针转动）

启动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转，与程序段指令运动同时开始。

M05——主轴停止

命令主轴停止旋转，在程序段指令运动完成后开始。

※M03、M04、M05均为模态指令，可相互注销。

M06——换刀指令

该指令为手动或自动换刀指令，当执行M06时，进给停止，但主轴、切削液不停。

该指令不包括刀具选择功能，常用于加工中心等换刀前的准备工作。

该指令为非模态指令。

4、S——主轴转速

主轴转速功能也称为S功能，该功能字用来选择主轴转速，它由地址“S”和在其后面的若干位数字构成。属于模态指令代码。主轴速度单位用r/min表示。

①有变速箱

用S1（第一档）、S2（第二档）…………S12（第十二档）

例：CKA6150 0i mate（大连机床），转速调整为710r/min。具体操作应将手柄调至H档。

S1 S2 S3 S4 L

45 63 90 125

S5 S6 S7 S8 M

180 250 355 500

S9 S10 S11 S12 H

710 1000 1400 2000 注：数控机床铭牌上无S1、S2…………S12档位数字显示。

②无变速箱

直接输入转速，例如S100、S210、S500等。

1)最高转速限制

编程格式 G50 S～

S后面的数字表示的是最高转速：r/min。

例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。

2)恒线速控制

编程格式 G96 S～

S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。

例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。

如图所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：

A：n=1000×150×÷（π×40）r/min=1193r/min

B: n=1000×150×÷（π×60）r/min=795r/min

C: n=1000×150×÷（π×70）r/min=682r/min

采用恒线速度可以提高工件的加工质量，但G96转速过高，容易引起事故。3)恒线速取消

编程格式 G97 S～

S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速。

例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。

G96 S—：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。单位是m/min或m/s.

G97 S—：转速指令，定义和设置每分钟的转速。单位是r/min.

5、F——进给速度

它给定刀具对于工件的相对速度，由地址码“F”和其后面的若干位数字构成。这个数字取决于每个数控装置所采用的进给速度指定方法。进给功能字应写在相应轴尺寸字之后，对于几个轴合成运动的进给功能字，应写在最后一个尺寸字之后。一般单位为：mm/min或mm/r。

在数控车削中有两种切削进给模式设置方法，即进给率(每转进给模式)和进给速度(每分钟进给模式)。

1)进给率（进给量fr），单位为mm/r，其指令为：

G99（G95）； / 进给量转换指令，

G01 X Z F ； / F的单位为mm／r

2)进给速度（fm），单位为mm／min，其指令为：

G98（G94）； / 进给速度转换指令

G01 X Z F ； / F的单位为mm／min

进给量与进给速度转换关系式：fm=fr·n

式中：fm—进给量，mm/min；

fr—进给速度，mm/r；

n—转速，r/min。

当S=500r/min不变时，F0.2=F100

总结：FANUC系统机床开机默认为mm／r

华中系统机床开机某默认为mm／min

G98（G94）、G99（G95）为模态指令可以相互注销。

6、T——刀具功能

刀具功能是指系统进行选刀或换刀的功能指令，该功能也称为T功能，它由地址码“T”和后面的若干位数字构成。常用刀具功能指定方法有T+4为数字和T+2位数字。

①T+4为数字

T+4为数字可以同时指定刀具和选择刀具补偿，其4位数字的前两位数字用于指定刀具号，后两位数字用于指定刀具补偿存储器号，刀具号与刀具补偿存储器号不一定要相同。目前大多数数控车床采用四为数字表示。

例;T0101:表示选用1号刀具及选用1号刀具补偿存储器中的补偿值。

T0102：表示选用1号刀具及选用2号刀具补偿存储器中的补偿值。

①T+2为数字

T+2为数字仅能指定刀具号，刀具存储器号则由其他代码（如D或H代码）进行选择。同样，刀具号与刀具补偿存储器号不一定要相同。目前大多数的加工中心和SIEMENS系统数控车床采用两位数字表示。

例;T05 D01:表示选用5号刀具及选用1号刀具补偿存储器中的补偿值。

7、LF—程序段结束

写在每一程序段之后，表示程序段结束，当用“EIA”标准代码时，结束符为“CR”；用“ISO”标准代码时，为“NL”或“LF”；有的用符号“；”或“*”表示，有的直接回车即可。

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