三、字与字的功能类别

三、字与字的功能类别

字是程序字的简称，在这里它是机床数字控制的专用术语。它的定义是：一套有规定次序的字符，可以作为一个信息单元存储、传递和操作，如X2500就是一个“字”。一个字所含的字符个数叫做字长。常规加工程序中的字都是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成。这个英文字母称为地址符。地址符与后续数字间可加正、负号。程序字按其功能的不同可分为7种类型，它们分别称为顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速功能字、刀具功能字和辅助功能字。

（一）顺序号字

它也叫程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，它的地址符是N，后续数字一般2～4位。顺序号可以用在主程序、子程序和宏程序中。

1.顺序号的作用

首先顺序号可用于对程序的校验和检索修改。其次在加工轨迹图的几何节点处标上相应程序段的顺序号，就可直观地检查程序。顺序号还可作为条件转向的目标。更重要的是，标注了程序段号的程序可以进行程序段的复归操作，这是指操作可以回到程序的（运行）中断处重新开始，或加工从程序的中途开始的操作。

2.顺序号的使用规则

数字部分应为正整数，一般最小顺序号是N1。顺序号的数字可以不连续，也不一定从小到大顺序排列，如第一段用N1、第一段用N20、第三段用N10。对于整个程序，可以每个程序段都设顺序号，也可以只在部分程序段中设顺序号，还可在整个程序中全不设顺序号。一般都将第一程序段冠以N10，以后以间隔10递增的方法设置顺序号。这样，在调试程序时如需要在N10与N20之间加入两个程序段，就可以用N11、N12，从而程序段依然按序排列，方便检索。

应注意的是，数控程序中的顺序号与计算机高级语言程序中的标号是有本质区别的。在计算机高级语言中，每条语句的开头都有标号。从表面看，顺序号和标号很相似：它们都位于程序语句之首，只是标号为纯数字，顺序号开头还有个地址符N。事实上，数控加工中的顺序号与高级语言中的标号有着本质的不同。对于高级语言，计算机在一般情况下，总是按标号从小到大的顺序执行，这里的一般情况是指中间没有转向语句的时候。从小到大，数字不一定要连续。即使没有按标号从小到大顺序写入，当输入计算机后，解释系统也会把语句按从小到大的顺序整理好、排列好，执行时按序进行。数控加工程序用的不是高级语言，它的顺序号与执行的顺序无关。第一，数控装置的解释程序内没有整理程序段次序的内容，程序段在存储器内以输入的先后顺序排列，而不管各程序段有无顺序号和顺序号的大小；第二，执行时严格按信息在存储器内的排列顺序一段一段地依次执行。也就是说，执行的先后次序与程序段中的顺序号无关。由此可见，高级语言中的标号实质上是计算机的执行顺序号，而数控加工程序中的顺序号实际上是程序段的名称。

（二）准备功能字

准备功能字的地址符是G，所以又称G功能或G指令。它的定义是执行机床或控制系统某种功能的一种命令。准备功能字中的后续数字大多为两位正整数（包括0 0）。不少机床此处的前置“0”允许省略，所以见到数字是一位时，实际是两位的简写，如G4，实际是G04。随着数控机床功能的增加，G00～G99已不够用，所以有些数控系统的G功能字中的后续数字已经使用三位数。依据ISO1056—1975（E）国际标准，国内制订 JB 3208—83部颁标准，其中规定了G功能字的功能含义。我国现有的中、高档数控系统大部分是从日本、德国、美国等国进口的，它们的G指令字的功能相差甚大。即使是国内生产的数控系统，也没有完全按这个部颁标准来规定G指令字的含义。现将日本FANUC、德国SIEMENS和A-B公司生产的数控系统的G指令功能含义与JB 3208—83对比列成表1-1。从表1-1中可以看出，目前国际上实际使用的G功能字，其标准化程度较低，只有G01～G04、G17～G19、G40～G42的含义在各系统中基本相同；G90～G92、G94～G97的含义在多数系统内相同。有些数控系统规定可使用几套G指令。这说明，在编程时必须遵照机床数控系统说明书编制程序。

表1-1　G功能字含义对照表

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（三）尺寸字

尺寸字也叫尺寸指令。尺寸字在程序段中主要用来确定机床上刀具运动到达的坐标位置，执行暂停时间等的指令也列入其中。地址符用得较多的有三组：第一组是X，Y、Z、U、V、W、P、Q、R，主要是用于表示到达点的直线坐标尺寸，有些地址（例如X）还可用在G04之后指定暂停时间；第二组是A、B、C、D、E，主要用来指令到达点的角度坐标；第三组是I、J、K，主要用来表示零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸。尺寸字中地址符的使用虽然有一定规律，但是各系统往往还有一些差别。例如FANUC系统中还可以用P表示暂停时间、用R表示圆弧的半径等。

坐标尺寸是使用国际单位制还是英制，多数系统用准备功能字来选择，如FANUC诸系统用G21/G22、美国A-B公司诸系统用G71/G70切换。另一些系统用参数来设定。尺寸字中数值的具体单位，采用公制单位时一般用1μm、10μm和1mm三种；在采用英制时常用0.0001in和0.001in两种。因此尺寸字指令的坐标值就是设定单位与尺寸字中后续数字的乘积。例如在使用公制单位制、设定单位为10μm的场合，X6150指令的坐标值是61.5mm。现在一般数控系统已经允许在尺寸字中使用小数点，而且当数字为整数时，可省略小数点。例如，设定单位为mm时，X10指令的坐标长度是10mm。选择何种单位，通常用参数设定。并不是每类系统都能设定上述5种单位。

（四）进给功能字

进给功能字的地址符用F，所以又称为F功能或F指令。它的功能是给定刀具切削的进给速度。现在一般都能使用直接指定方式（也叫直接指定码），即可用F后的数值直接表示进给速度。对于车床，可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，一般分别用G94和G95指定；对于车削之外的控制，一般只用每分钟进给。F地址符在螺纹切削程序段中还常用来表示导程。

（五）主轴转速功能字

主轴转速功能字用来指定主轴的转速，单位为r/min，地址符使用S，所以又称为S功能或S指令。中档以上的数控机床，其主轴驱动已采用主轴控制单元，它们的转速可以直接给定，即用S后续数字直接表示主轴的转速。例如，要求1300r/min，就执行指令S1300。不过，现在用得较多的主轴单元的转速允许调幅还不够宽，为增加无级变速的调速范围，需加入几档齿轮变速，由后面要介绍的辅助功能指令来变换齿轮档，这时，S指令要与相应的辅助功能指令配合使用。像国内某些机床厂生产的经济型数控车床，采用的是主轴转速间接指定码，由于主轴电动机还是普通电动机，其主轴箱内的主轴变速机构与传统的卧式车床差别不大，也是用电磁离合器通过齿轮作有级变速，程序中的S指令用1～2位数字代码，每一数字代表的具体转速可以从主轴箱上的转速表中查得。对于中档以上的数控车床，还有一种使切削速度保持不变的所谓恒线速度功能。这意味着在切削过程中，如果切削部位的回转直径不断变化，那么主轴转速也不断地作相应的变化，以保持切削线速度的恒定。在这种情况，程序中的S指令是指定车削加工的线速度。

（六）刀具功能字

刀具功能字用地址符T及随后的数字表示，所以也称为T功能或T指令。T指令的功能含义主要是用来指定加工时使用的刀具号。对于车床，其后的数字还兼作指定刀具长度（含X、Z两个方向）补偿和刀尖半径补偿号。

在车床上，T之后的数字分2位、4位和6位三种。对两位数字的来说，一般前位数字代表刀具（位）号，后位数字代表刀具长度补偿号。其他两种以后将结合不同的机床进行介绍。

铣床（含加工中心）的刀具功能比车床要复杂些，而且各系统的差别也较大。加工中心的共同点是刀具号用T～指定，T后的数字一般1～4位，它在多数系统内只表示刀具号，只有在少数系统内也指定X、Z向的刀具长度补偿号。多数系统换刀使用M06T～指令，如M06T05表示将原来的刀具换成5号刀。

（七）辅助功能字

辅助功能字由地址符M及随后的1～3位数字组成（多为2位），所以也称为M功能或M指令。它用来执行数控机床辅助装置的接通和断开（即开关动作），完成机床各种辅助动作及其状态的改变。与G指令一样，M指令在实际使用中的标准化程度也不高。现将我国根据ISO1056—1975（E）制订的部颁标准JB3208—83中M指令的含义与几种国外数控系统中实际使用的M指令含义进行对照，列成表1-2。

表1-2　M功能字含义对照表

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从表中可以看到，各种系统M代码含义的差别很大，但M00～M05及M30的含义是一致的，M06～M11以及M13、M14的含义基本一致。随着机床数控技术的发展，两位数M代码已不够用，所以当代数控机床已有不少使用三位数的M代码。