程序的常用功能字

2.3.5　NC程序的常用功能字

1．准备功能字

准备功能字又叫做准备功能代码，用地址G来表示，所以也叫做G功能或G代码。

（1）准备功能的定义　所谓准备功能是指令数控系统完成某种工作方式的指令。

当NC程序调用一个准备功能字时，一般情况下是需要数控系统进入某种复杂的控制运算状态中的，例如，各种插补运算与控制、固定循环控制等。

（2）准备功能字的组成　准备功能字由地址G和后面的两位或三位数字组成，常用两位码指令G00～G99，共有100个代码可用。

随着数控系统功能的不断提高，在SIEMENS系统和FANUC系统中目前都已开始采用三位数的准备功能代码，例如，G450、G451、G120等。

（3）常用G功能代码的含义　常用G功能代码的含义如表2-1所示。

表2-1　常用G代码含义

（续表）

2．辅助功能字

辅助功能字又叫做辅助功能代码，用地址M来表示，所以也叫做M功能或M代码。

（1）辅助功能的定义　辅助功能是指令数控机床建立某种开关功能的指令。

辅助功能所完成的控制功能一般多属于比较简单的两状态的控制，例如，卡爪的夹紧、松开；液压泵的启、停；冷却液的开、关；主轴的正、反转；刀架的回转、停止等动作控制。

由于一般的辅助运动和动作的控制比较简单，有时不需要数控系统进入繁忙的工作状态，所以，这些简单的动作控制和计数运算多半是由可编程序控制器PLC来完成的。

（2）辅助功能字的组成　辅助功能字由地址M和后面的两位数字组成，即M00～M99共有100个代码可以用。

由于数控系统的不同以及机床生产厂家的不同，其M代码的功能也不尽相同，甚至有些M代码与ISO标准代码的含义也不相同，因此，我们在进行数控编程时，一定要按照机床说明书的规定进行。如表2-2所示为常用M代码的含义。

表2-2　常用M代码的含义

在同一程序段中，既有M代码又有其他指令代码时，M代码与其他代码执行的先后次序由机床系统参数设定。另外，有很多M代码，如M30、M02、M98等，最好以单独的程序段进行编程比较醒目和清楚。

3．其他功能字

（1）坐标字　坐标功能字又称为尺寸功能字，用来设定机床各坐标方向上的位移量。

① 坐标字的地址　坐标字经常使用X、Y、Z；U、V、W；P、Q、R和A、B、C及I、J、K等地址。其中：

X、Y、Z一般用来指定这三个坐标轴方向上的绝对坐标值；

U、V、W用来指定沿X、Y、Z三个方向上的增量坐标值；

P、Q、R一般用来指定第二工件坐标系中沿X、Y、Z三个方向上的坐标值；

A、B、C一般用来表达三个转动坐标方向的转动角度；

I、J、K是用来指定圆心矢量在X、Y、Z三个方向上的分矢量大小的。

② 坐标字的单位　坐标字的单位分公制和英制两种长度单位制，可以通过准备功能字来加以指定，如FANUC系统采用G21／G20来进行公、英制长度单位的切换，而SIEMENS系统和A-B系统则采用G71／G70进行公、英制的切换。

各坐标字的地址符后面的数值前有“+”或“−”号，用来表示坐标的正负或增量值的正负。

③ 坐标字的小数点编程　公制坐标尺寸字的数字单位有两种：mm或者脉冲当量（即机床的最小移动增量）。当使用小数点进行编程时，数字以mm为输入单位；而当不用小数点编程时，则以机床的最小输入增量作为输入单位。所以，为了区别这两类不同的长度单位，许多数控系统强调坐标字要应用小数点编程：即坐标字的数码部分要带有小数点，例如，X200.0 表示移动到X为200的坐标点，或者X坐标增加200mm。如果没有带上小数点，则X200表示移动200个脉冲当量。现在大多数机床常用的脉冲当量为0.001mm。所以带不带小数点，移动量会相差1000倍。

有些系统则可以通过系统参数来设定是否可以省略小数点，而大部分数控系统的小数点是不可省略的。

（2）刀具功能字T　刀具功能是指系统进行刀具选择的指令，其地址符用T表示，所以又称为T功能。

在NC程序中，利用刀具选择指令T××××来同时表达刀具号和刀具工艺参数，其方法是利用地址符T后面的一位或两位数码来表达刀具号，用再后面的一位或两位数码表示该刀具的工艺参数存储库号（习惯上称为刀补号）。例如，T22　T0202　T0200的含义如图2-51所示。

图2-51　刀具补偿值的调用和取消

程序字T22的调用表示调用2号刀具，同时调用2号刀具参数库中的所有刀具参数，该存储库中存储着该刀具的所有工艺参数，包括刀具的刀号、位置偏移补偿值、刀尖圆弧半径补偿值、刀具的工作方位参数，有时还有刀尖的磨损补偿参数。

程序字T0202表明调用02号刀具同时调用02号刀具参数库中所有刀具参数。

程序字T0200表明调用02号刀具同时调用00刀具库中的刀具参数，而00号库中规定所有刀号的参数值均为零值，这样就起到了用零参数去取代当前刀具参数的清零作用。

从道理上说，T后面的两组数码允许不相同，例如，T0102表示选择01号刀具，同时调用02号存储库中的所有刀补参数，但这样容易引起刀具号与刀补参数调用的混乱。在编程中，刀具的选择调用刀具号应该与刀补库号相对应，这是编程的语法要求。只有在对刀补参数进行清消时，才采用两组号码不同的用法，例如T0100、T0200等。

（3）进给功能字F　进给功能字是用来指定刀具相对于工件工作进给的速度指令。

进给功能称为进给速度功能，由地址F和后面的数字所组成，例如，F08、F200，简称为进给功能。

不同的数控系统，其进给功能字后面的数码所表达的意义不同，早期的低档次数控系统一般用两位数码来表示某个进给量，即数码值不直接表达进给量值，而是某个进给量的代码。该代码所代表的进给量大小需要对照机床的切削参数表来进行查对。例如，前面的F08就是一个代码，它代表了某一个进给量；而高性能数控系统的F字一般可以直接反映进给量的大小。

在螺纹切削加工程序段中，F字用来反映螺纹的导程值，每转进给量。

进给速度可以通过机床操作面板上的进给倍率开关来对其进行随时调整与控制。编写在程序中的进给速度．对于直线插补指的是沿直线方向上的合成速度；对于圆弧插补，则为圆弧的切线方向的速度。

（4）主轴功能字S　主轴功能字是用来控制主轴转速的功能字，用地址符S和几位数字所组成，称为主轴功能字，亦称为S功能。

主轴功能字可以表达为转速要求与线速度要求两种情况。

① 主轴转速指令　根据加工的具体需要，主轴转速可以直接用S600、S800等指令格式来表示，即分别表示主轴转速为600r/min、800r/min。

② 主轴恒线速度控制　所谓主轴恒线速度控制是指令主轴转速依据预先确定的切削速度大小进行自动的调整，刀尖的回转直径减小时，主轴的转速自动提高；刀尖的回转直径大时，主轴的转速自动降低。

在数控车床上车削锥面与曲面时，为了保证整个表面的表面质量的一致性，需要采用恒线速度控制功能。

由于转速S、切削速度V和刀尖的回转直径D三者之间具有如下的关系：

式中　V——切削线速度，m／min；　

　D——刀尖点的回转直径，mm；　　　　

　S——主轴转速，r/min。　　　　　　　

在数控车床上车制圆锥面和曲面时，刀尖点的切削线速度大小是受制于切削点的回转半径的变化的。为了维持整个加工表面的表面粗糙度质量的统一性要求，就希望刀尖点的切削速度在任何位置处都保持一致，即所谓恒线速度要求。为此，可以调用系统的恒线速度控制功能，即系统可以根据提前设定的切削速度值，自动地控制主轴转速的大小，在车到回转半径小的位置时，主轴转速自动地提高；而在车到回转半径大的位置时，自动调低主轴的回转速度，从而达到整个加工表面任意点的切削速度都维持相同的目的，以保证整个加工表面的粗糙度质量一致。

恒线速度控制是通过准备功能字G96指令来实现的。其命令格式如下：

G96　S800；

其中，G96表示主轴执行恒线速度控制，S800表示刀位点的线速度为800m/min，系统将对当前位置处的切削线速度加以记忆，并按照线速度公式（2-2）的相应关系来自动调节刀尖点的回转直径D与主轴转速S之间的协调关系，从而维持切削线速度的恒定。

在采用这种自动控制方法时，为了防止当刀尖点的回转半径过小而引起的主轴转速过高的危险，许多系统都同时采用了主轴最高转速的限定措施。例如，FANUC系统就利用主轴最高转速限定指令G50来限制主轴的最高转速，其命令格式如下：

G50　S1500； （主轴最高转速限定为1500r/min）

数控系统的功能强大程度不同，其限制主轴最高转速的方法和手段也不同，具体方法要根据机床操作说明书的相关规则来参考执行。

大多数数控机床的操作面板上都具有主轴速度控制倍率开关，用来对主轴的实际转速进行操作控制，一般其调整范围为主轴指定转速的50%～120%。