程序与程序段的结构优化

1.程序的结构与应用

（1）程序的结构 数控程序一般由程序开始符（单列一段）、程序名（单列一段）、程序主体和程序结束指令（一般单列一段）组成，程序最后还有一个程序结束符（单列一段）。FANUC系统规定程序开始与程序结束符一般用“%”符号，程序名规定用英文字母O与非全零的四位数字组成，即O××××。程序结束指令可用M02（程序结束）或M30（程序结束，返回程序头），实际使用时根据具体情况和各人的习惯而定，M30用得较多。数控加工程序的一般格式如下：

（2）使用技巧与禁忌

1）程序主体是数控程序的主要部分，各种不同加工程序的差异主要集中在这一部分，其余部分变化不大。

2）程序开始与结束符“%”是程序传输与DNC加工的需要，MDI键盘输入以及直接运行数控系统存储器内的程序可以不用。注意，为节省篇幅，本书程序一般均按无符号“%”书写。

3）程序号不得为全零（即程序名不得为O0000），数字的前零可以省略。程序号8000～9999由机床制造厂使用，用户一般不要使用这些数字。

4）若程序头没有指定程序名，则以开始的顺序号（N××××）当做程序号。若顺序号使用了5位或更多数字，则以低4位数字作为程序名，若低4位为全0，则以0001存储。

5）数控加工程序可分为普通数控程序（又称NC程序）与宏程序两类，前者各种字为常量，后者还包含变量、函数以及等式的字等。

6）普通数控程序是以程序段为单位，按照程序段的顺序执行，一般与程序段前的序号无关。

7）宏程序由于存在变量、函数等，因此可简化编程，有一定的通用性，程序具有跳转功能等。

2.程序段的结构与应用

（1）程序段的格式 程序段是构成程序主体的基本单元，其一般由程序段序号、各种功能字、数据字和程序段结束符“；”等组成，每个字均由地址符与数字组成。

数控铣床与加工中心程序段的基本格式：

数控车床程序段的基本格式：

其中，N为程序段序号（任选项），可选N0000～N9999，或不写。

G为准备功能指令，可选G00～G99。

X、Y、Z为尺寸字，表示刀具沿相应坐标轴的位移终点坐标值，它是模态参数，未发生改变的可以不写。

U、V、W为尺寸字，表示刀具沿相应坐标轴位移终点的增量坐标值，它是模态参数，未发生改变的可以不写，这组尺寸字仅用于数控车削系统。

I、J、K/R为圆弧插补时圆心相对于圆弧起点的坐标/圆弧半径表示，它是非模态参数。

T为所选刀具号，数控铣削程序可以不写；数控车削程序中还包含刀具补偿号。

D/H为刀具补偿号，指定刀具半径/长度补偿存储单元号，主要用于铣削系统。

F为进给速度指令。

S为主轴速度指令。

M为辅助功能指令。

；为程序段结束符。

应当说明的是，数控铣床的增量坐标编程一般不用U_V_W_，而是采用G91指令指定X_Y_Z_为增量坐标。

（2）程序段结构使用技巧与禁忌(www.xing528.com)

1）字符是组成数控加工程序的最小单位；若干字符构成指令字，又称功能字，简称为字；若干字按一定规则排列再加上程序段结束符即构成程序段。

2）指令字一般由英文字母加数字组成，这个英文字母又称地址符，主要有7种类型，分别为：顺序号字（N）、准备功能字（G）、尺寸字（X、Y、Z、U、V、W、J、I、K、R、P等）、进给功能字（F）、主轴速度功能字（S）、刀具功能字（T）和辅助功能字（M）。

3）程序段是数控系统执行程序的基本单元，包含一系列的操作，又称为数控加工程序中的一条语句。

4）现代数控系统的程序段一般均采用字地址可变程序段格式。每个程序段中指令字的数量与位置可变，某些指令字具有续效性，即其在上一程序段中写明而本程序段又不变化时可以不再重写。为阅读程序方便，程序段中的指令字之间常加一个空格。

以上介绍的程序段格式书写顺序为一般习惯，仅供参考，以下两程序段执行时效果相同：

N10 G03 X28.0 Y15.0 R10.0 F50 T01 S1000 M08；（习惯顺序）

N10 M08 T01 S1000 F50 G03 X28.0 Y15.0 R10.0；（颠倒顺序，不影响程序段执行）

5）数控程序的执行以程序段为基本单元，每一个程序段中按各指令优先级高低顺序执行，每个程序段中所有指令字的操作全部执行完成后才转而执行下一个程序段。

6）程序开始与结束符“%”主要用于程序传输的输入与输出场合，不影响程序的执行，因此，手工输入数控加工程序时可不输入。

7）程序段序号N又称顺序号字，其数字一般为1～4位整数，数字的顺序并不代表程序段的执行顺序，其主要用于程序的校对、检索和修改。另外，在某些固定循环指令中标志循环程序的开始和结束程序段号，在宏程序中也经常用于程序跳转等的指针。

因此，若程序中不用到某些固定循环指令或宏程序时，程序段号字N将变得可有可无，任意顺序书写、部分书写等均可。程序仍将按程序段顺序执行。

程序中是否使用程序段号字取决于个人的习惯，使用时便于阅读与修改程序，但要占用CNC系统内存。另外，数字一般是按一定规律排列的，常见的为公差为2、5、10的等差数列，程序段太多时允许循环使用。

8）准备功能字G，其地址符是G，所以又称为G功能、G指令或G代码。其指令的功能取决于具体的数控系统。

9）尺寸字也叫尺寸指令，在程序段中主要用来指定机床上刀具运动到达的坐标位置，表示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等，主要用于指定到达点的直线坐标尺寸，有些地址（例如X）还可用于指令G04之后指定暂停时间；第二组是A、B、C等，主要用来指定到达点的角度坐标；第三组是I、J、K，主要用来指定零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸。尺寸字地址符的使用虽然有一定规律，但是各系统往往还是有一点差别，例如FANUC 0i系统还用P指定暂停时间，用R指定圆弧半径等。

坐标尺寸字的地址符与数控系统有关，如车削系统用X、Z指定绝对坐标，用U、W指定增量坐标。而铣削系统的绝对与增量坐标均用X、Y、Z（用G90与G91区分）。

尺寸字后数字的单位可用G21/G20选择，最小输入单位可由参数设定，一般设置为IS-B增量系统，对于米制单位一般为0.001mm。尺寸字后的数字省略小数点后的数值单位可有两种表示方法：计算器型小数点输入和标准型小数点输入，可由参数No.3401#0（DPI）设定。当用计算器型小数点表示法时，不带小数点输入时数值的单位认为是mm。而用标准型小数点输入法表示时，不带小数点输入时数值的单位是最小输入增量单位，一般为0.001mm，具体见表1-1。从表中可以看出，当控制系统设置为标准型小数点输入时，若忽略了小数点，则将指令值变为了1/1000，此时若加工，则有可能出现事故。因此建议编程者书写尺寸字后的数字时养成书写小数点（如X1000.）的习惯。

表1-1 尺寸字数字小数点的作用

10）进给功能字F用于指定数控加工过程中刀具的切削进给速度，数控车削与数控铣削的使用习惯与方法略有差异。

数控车削的进给速度有每分钟进给与每转进给两种，分别用指令G98与G99指定，默认设置为常用的每转进给。每分钟进给与每转进给的单位分别为mm/min与mm/r。

数控铣削的进给速度也可设置为每分钟进给与每转进给两种，分别用指令G94与G95指定，默认设置为常用的每分钟进给，单位同上，但数控铣削中基本不用每转进给。

进给速度可以用机床操作面板上的进给倍率调整旋钮在一定范围进行调节。

11）主轴速度功能字S，其地址符是S，所以又称为S功能或S指令。它的功能是用来指定主轴的速度，其控制方式有恒线速度控制与恒转速控制两种，分别用指令G96与G97设定，其速度单位分别为m/min和r/min。数控铣削主要用恒转速控制。数控车削恒转速与恒线速度控制均有应用，当使用恒线速度控制时，注意与最大速度钳制指令G50联合应用。

12）刀具功能字T，用地址符T及随后的数字表示，所以又称为T功能或T指令。数控车削与数控铣削的使用方法略有差异。

数控车削常用T（2+2）指令格式，即T□□△△，前两位数字□□用于指定刀具号，并兼有换刀指令功能，后两位数字△△用于指定刀具偏置号，可调用刀具补偿值。

数控铣削常用地址符T加两位数字组成，即T○○，仅用于刀具号的指定，刀具补偿值的调用与换刀动作必须用另外的指令字D××和H××与M06指定。

由于数控铣床加工为手工换刀，所以程序中不用刀具功能指令字T。

13）辅助功能字M由地址符M及随后的两位数字组成，所以又称为M功能或M指令。辅助功能指令主要用于控制数控机床辅助装置的接通与关断，其控制信号一般为开关量。默认设置每个程序段中只能有一个M指令，否则，写在后面的有效。

14）程序段结束符，是英文状态下输入的分号符号（；），在MDI面板上是按下程序段结束符键入，不会书写错误，但在PC上编程时必须注意。