1.2　地址符詳解

1.2.1　程序段號地址符N

數控程序的每一單節之前可以加一順序號碼，以地址符N后面加上1～9999數字表示。順序號碼與數控程序的加工順序無關，它只是那一單節的代號，故可任意編號。但最好以由小到大的順序編寫，較符合人們的思維習慣。

使用技巧：為節省存儲空間，提高編程效率，每一單節前面無需都書寫程序段號，程序段號常跟注釋、說明，并不影響加工。例如：

同時，程序段號也可以作為循環語句的標識。例如：

使用CAM軟件時，生成的刀路文件經過后處理，程序段號可以自動生成，自動換行，省去了單節結束指令“；”，具體的示例如下：

1.2.2　主軸功能地址符S

用代碼指定主軸速度，并不會使機床主軸轉動，需和M03、M04指令配合使用。一個程序段只能包含一個S代碼，關于S代碼后的數值位數和S代碼與運動指令在同一程序段時程序如何執行可參考相關的機床說明書。

直接指定主軸速度值，主軸速度可以直接用地址符S后的最多5位數值（r/min）指定。指定主軸轉速的5位數值的單位，取決于機床廠的規定，詳細情況見機床制造廠提供的說明書，操作時結合機床操作面板的主軸倍率開關一起使用。

1.2.3　刀具功能地址符T

在地址符T后一般指定2位數字用以選擇機床上的刀具。在一個程序段中只能指定一個T代碼。數控銑床無ATC（自動換刀裝置），只能手動換刀，所以T功能只用于加工中心，且加工中心并不是在任意位置都可以換刀，要避免與工作臺、工件、夾具等發生碰撞，一般是設定在參考點換刀的。例如：

1.2.4　進給功能地址符F

直線插補G01及圓弧插補G02、G03等的進給速度是用F代碼后面的數值指令的，主要用如下兩種方式指定。

（1）每分進給（G94）

在地址符F之后指定每分鐘的刀具進給量，單位為mm/min，如圖1-1所示。

（2）每轉進給（G95）

在地址符F之后指定主軸每轉的刀具進給量，單位為mm/r。

1.2.5　輔助功能地址符M

輔助功能又稱M功能，由地址符M及其后的兩位數字組成。它與數控系統的插補運算無關，是根據加工時機床操作的需要給予規定的工藝性指令。常用的M代碼及其功能如表1-2所示。

通常在一個程序段中僅能指定一個M代碼，對于M03和M04，主軸的正轉和反轉是從Z軸的正向朝負向觀察，主軸順時針轉動為M03，主軸逆時針轉動為M04，具體可參見圖1-2。

1.2.6　準備功能G指令

準備功能又稱G功能，它是建立機床或控制系統工作方式的一種命令，它由地址符G及其后的兩位數字組成。常用的G代碼及其功能如表1-3所示。

可以看到，G代碼被分為了不同的組，這是由于大多數的G代碼是模態的。模態G代碼，是指這些G代碼不只在當前的程序段中起作用，而且在以后的程序段中一直起作用，直到程序中出現另一個同組的G代碼為止。同組的模態G代碼控制同一個目標但起不同的作用，它們之間是不兼容的。

00組的G代碼是非模態的，這些G代碼只在它們所在的程序段中起作用。標有帶★號的G代碼是機床通電時默認的代碼。對于G00和G01、G90和G91，機床通電時的狀態由系統參數決定。如果程序中出現錯誤的G代碼，CNC會顯示報警。

同一程序段中可以有幾個G代碼出現，但當兩個或兩個以上的同組G代碼出現時，最后出現的一個（同組的）G代碼有效。

在固定循環模態下，任何一個01組的G代碼都將使固定循環模態自動取消，成為G80模態。

（1）快速點定位（G00）

指令格式：G00 IP　；

IP　在本書中代表任意不超過三個進給軸地址的組合，當然，每個地址后面都會有一個數字作為賦給該地址的值，一般機床有三個或四個進給軸即X、Y、Z、A，所以IP　可以代表如 X18.Y179.Z-39.或 X257.3 Z73.5 A45.等內容。

G00這條指令就是使刀具快速移動到IP　指定的位置，被指令的各軸之間的運動是互不相關的，也就是說刀具移動的軌跡不一定是一條直線。其移動速率可由執行操作面板上的“快速進給率”旋鈕調整，并非由F機能制定。

若X、Y、Z軸最快移動速率為3000mm/min，則“快速進給率”旋鈕調整方式如表1-4所示。

只要非切削的移動，通常使用G00指令，如由機床原點快速定位至切削起點，切削完成后的Z軸退刀及X、Y軸的定位等，以節省加工時間。

G00編程舉例：起始點位置為X10 Y10，執行指令G00 X40 Y40將使刀具走出如圖1-3（a）所示的軌跡；如果起始點位置仍為X10 Y10，執行指令G00 X40 Y60將使刀具走出如圖1-3（b）所示的軌跡，這是CNC裝置插補運算的結果。

（2）直線插補（G01）

指令格式：G01 IP　 F　；

G01指令使當前的插補模態成為直線插補模態，刀具從當前位置移動到 IP指定的位置，其軌跡是一條直線，F指定了刀具沿直線運動的速度，單位為mm/min（X、Y、Z軸）。該指令是最常用的指令之一。

假設當前刀具所在點為X10 Y10，執行如下程序段：

將使刀具走出如圖1-4所示軌跡。

由上可知，程序段N20并沒有指令G01，由于G01指令為模態指令，所以N10程序段中所指令的G01在N20程序段中繼續有效；同樣地，指令F100在N20段也繼續有效，即刀具沿兩段直線的運動速度都是100mm/min。

（3）圓弧插補（G02/G03）

下面所列的指令可以使刀具沿圓弧軌跡運動。

在XY平面：

在ZX平面：

在YZ平面：

①平面選擇。

G17：指定XY平面上的圓弧插補。

G18：指定ZX平面上的圓弧插補。

G19：指定YZ平面上的圓弧插補。

②圓弧方向。

G02：順時針方向的圓弧插補。

G03：逆時針方向的圓弧插補。

這里所講的圓弧方向，對于XY平面來說，是由Z軸的正向往Z軸的負向看XY平面所看到的圓弧方向；同樣，對于ZX平面或YZ平面來說，觀測的方向則應該是從Y軸或X軸的正向到Y軸或X軸的負向（圖1-5）。

③終點位置。

G90 模態：當前工件坐標系中終點位置的坐標值。

G91 模態：從起點到終點的距離（有方向）。

④兩種不同的編程方式。

方法一　給定終點和向量。

【例1-1】　編寫如圖1-6所示刀具從A點到B點的加工程序。

地址符I、J后的數據表示的是圓弧起點指向圓心的向量，數值的計算方法是用圓心的坐標減去圓弧起點的坐標差值。

方法二：給定半徑和終點。

對一段圓弧進行編程，還可以用給定半徑和終點位置的方法，用地址符R來給定半徑值，替代給定圓心位置的地址。R的值有正負之分，一個正的R值用于一段小于或等于180°圓弧的編程，一個負的R值則用于一段大于或等于180°圓弧的編程。編程加工一個整圓時，只能使用給定終點和向量的方式。

【例1-2】　編寫如圖1-7所示刀具從A點到B點的加工程序。

G17在機床通電時默認，進給率也可以由自保持功能不寫，故以上程序段也可以寫為：

【例1-3】　編寫如圖1-8所示刀具從A點到B點再沿順時針方向回到B點的加工程序。

以上第二個程序段也可以寫為：

（4）絕對值和增量值編程（G90和G91）

有兩種指令刀具運動的方法：絕對值指令和增量值指令。在絕對值指令模態下，指定的是運動終點在當前坐標系中的坐標值；而在增量值指令模態下，指定的則是各軸運動的距離。

G90和G91這對指令被用來選擇使用絕對值模態或增量值模態。在同一程序中可以絕對和增量值混合使用，原則是依據工件圖上的尺寸的表示，用哪種方式表示方便，則使用哪種。現以圖1-9～圖1-11說明。

指令格式：G90 X　 Y　 Z　；

　　　　　G91 X　 Y　 Z　；

在使用上，人工編程大都以絕對值和增量值混合使用較多。簡而言之，哪種方式不用計算即可得到坐標位置，則以哪種方式表示，這樣比較方便。現以圖1-11進行說明。

設定刀具在H點，沿著A→B→C→D→E→F→G→工件原點→A點，完成輪廓切削的程序如下：

（5）英制/公制單位選擇（G20/G21）

G20：設定程序以in為單位，最小數值為0.0001in。

G21：設定程序以mm為單位，最小數值為0.001mm。

數控銑床或加工中心一開機即自動設定為公制單位（mm），故程序中不需再指定G21。但若加工以in為單位的工件，則于程序的第一單節必須先指定G20，如此以下所指令的坐標值、進給率、螺紋導程、刀具半徑補償值、刀具長度補償值、手動脈沖發生器（MPG）手輪每格的單位值等均被設定為英制單位。

G20或G21通常單獨使用，不和其他指令一起出現在同一單節，且應位于程序的第一單節。同一程序中，只能使用一種單位，不可公、英制混合使用。刀具補償值及其他有關數值均需隨單位系統改變而重新設定。

（6）暫停（G04）

指令格式：G04 X　；或G04 P　；

例如想要暫停2s，則應寫成：G04 X2.0；G04 X2000或G04 P2000；

由以上可知X后面可用帶小數點或者是不用小數點的方式來表示；但P后面的數值不可以用帶小數點的方式表示。

暫停指令用于下列情況。

①主軸有高、低速擋切換時，于M05指令后，用G04指令暫停幾秒，使主軸真正停止時再換擋，以避免損傷主軸的伺服電機。

②孔底加工時暫停幾秒，使孔的深度正確及增加孔底面的光潔度。

（7）設定坐標系（G92，G54～G59，G52，G53）

編寫CNC程序時必須根據編程坐標系來描述工件輪廓尺寸，此編程坐標系的零點即編程原點。

①G92指令。指令格式：G92 X　Y　；

X、Y值是指程序原點到刀位點的向量值，在使用時，必須將X、Y值表示出來。

②G54～G59指令。其后不需寫X、Y值，用于指定機床原點與程序原點的向量值。一般使用G54～G59指令后，就不再使用G92指令。但如果使用，則原來G54～G59設定的程序原點將被G92后面的X、Y值取代。

③注意事項。

a. G54與G55～G59的區別。G54～G59設置加工坐標系的方法是一樣的，但在實際情況下，機床廠家為了用戶的不同需要，在使用中有以下區別：利用G54設置機床原點的情況下，進行回參考點操作時機床坐標值顯示為G54的設定值，且符號均為正；利用G55～G59設置加工坐標系的情況下，進行回參考點操作時機床坐標值顯示零值。

b. G92與G54～G59的區別。G92指令與G54～G59指令都是用于設定工件加工坐標系的，但在使用中是有區別的。G92指令是通過程序來設定、選用加工坐標系的，它所設定的加工坐標系原點與當前刀具所在的位置有關，這一加工原點在機床坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改變的。

c. G54～G59的修改。G54～G59指令是通過MDI在設置參數方式下設定工件加工坐標系的，一旦設定，加工原點在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具的當前位置無關，除非再通過MDI 方式修改。

④G52指令。

局部坐標系指令G52用于將原坐標系中分離出數個子坐標系統。

指令格式：G52 X　Y　；

X、Y的定義是原坐標系程序原點到子坐標系程序原點的向量值，G52 X0 Y0表示回復到原坐標系。

⑤G53指令。指令格式：G53 G90 X　 Y　 Z　；

G53指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指定位置上。X、Y、Z后面的值為機床坐標系中的坐標值，其尺寸均為負值。

【例1-4】　G53 G90 X-100.0 Y-100.0 Z-20.0；

執行后刀具在機床坐標系中的位置如圖1-12所示。

⑥附加工件坐標系。

除了6個工件坐標系（標準工件坐標系）G54～G59外，還可以使用48個附加工件坐標系。

指令格式：G54.1Pn；或G54Pn；

Pn指定附加工件坐標系的代碼，n的范圍從1～48。

例如，G90 G17 G40 G54.1 P23表示調用的是23號附加工件坐標系。

（8）刀具長度補償（G43、G44、G49）

指令格式：

指令欲定位至Z軸的坐標位置。H后為長度補償號，用2位數字表示。例如H01表示刀具長度補償號為01，01號的數據-412.867表示該刀具的長度補償值為-412.867mm。執行G43或G44指令時，控制器會到H所指定的刀具長度補償號內提取長度補償值，作為補償依據。

G43或G44是模態指令，H指定的補償號也是模態的，使用這條指令，編程人員在編寫加工程序時就可以不必考慮刀具的長度而只考慮刀尖的位置。刀具磨損或損壞后更換新的刀具時也不需要更改加工程序，可以直接修改刀具補償值。

G43指令為刀具長度正補償，也就是說Z軸到達的實際位置為指令值與補償值相加的位置；G44指令為刀具長度負補償，也就是說Z軸到達的實際位置為指令值減去補償值的位置（一般較少使用），如圖1-13所示。

H的取值范圍為00～200，H00意味著取消刀具長度補償。取消刀具長度補償的另一種方法是使用指令G49。NC執行到G49指令或H00時，立即取消刀具長度補償，并使Z軸運動到不加補償值的指令位置。補償值的取值范圍是-999.999～999.999mm或-99.9999～99.9999in。

注意事項如下。

①使用G43或G44進行長度補償時，只能是Z軸的移動，如果出現其他坐標軸，機床就會出現報警畫面。

②若對刀時沒有建立基準刀具，而是通過長度補償來設定工件坐標系中的Z值，即使用指令G54時工件坐標系中的Z值為0，則不要使用G49取消長度補償，否則可能引起撞刀。

（9）刀具半徑補償（G40、G41、G42）

使用數控機床進行銑削編程加工時，使用刀具下表面中心作為刀位點，代替整把刀具進行編程加工。

為了編程方便，數控系統使用G41或G42指令，按照零件實際尺寸編寫加工程序，如圖1-14所示。

指令格式：；

G41：左側刀具半徑補償，它產生的效果相當于順銑。

G42：右側刀具半徑補償，它產生的效果相當于逆銑。

執行該指令，刀具中心就在運動軌跡的法線方向上偏移一個距離，距離的大小通過程序指定。X、Y、Z三軸中配合平面選擇（G17、G18、G19）任兩軸。D后為半徑補償號，以2位數表示。例如D11表示半徑補償號為11，11號的數據是4.0，表示銑刀半徑為4.0mm。執行G41或G42指令時，控制器會到D所指定的半徑補償號內提取刀具半徑補償值，以作為補償依據。

在G41或G42指令中，D指定了一個補償號，每個補償號對應一個補償值。補償號的取值范圍為0～200。和長度補償一樣，D00意味著取消半徑補償，取消半徑補償的另外一種方法是使用G40，補償值的取值范圍和長度補償相同。

刀具半徑補償方向判別方法如下：沿著刀具路徑，向銑削前進的方向觀察，銑刀在工件的右側，以G42指令；反之，以G41指令，如圖1-15所示。

刀具補償的建立是在該程序段的終點也就是下一個程序段的起點作出一個偏置量，大小等于D中指定的數值，方向由G41/G42規定。取消刀具補償是在上一個程序段的終點，也就是本段的起點作出一個偏置量，大小等于D中指定的數值，方向由G41/G42規定，如圖1-16所示（刀具開始位置在X0 Y0 Z0）。

使用刀具半徑補償時應注意下列事項。

①不能和G02、G03一起使用，只能與G00或G01一起使用，且接下來的兩個程序單段中不能都是Z軸的移動，或者刀具不移動，否則會產生過切。

②補償值的正負號改變時，G41及G42的補償方向會改變。如G41指令給予正值時，其補償向左；若給予負值時，其補償會向右；G42同理。故一般鍵入正值（即銑刀半徑值）較合理。

③當刀具處于半徑補償狀態，若加入G28、G29、G92指令，當這些指令被執行時，補償狀態將暫時被取消，但是控制系統仍記憶著此補償狀態，因此在執行下一單節時，又自動恢復補償狀態。

④使用G40的時機，最好是銑刀已遠離工件。

⑤在補償狀態下，銑刀的直線移動量及內側圓弧切削的半徑值要大于或等于銑刀半徑，否則補償向量產生干涉，會發生過切，控制器命令停止執行，且顯示報警號碼。

（10）參考點（G27、G28、G29）

①G27返回參考點檢查。指令格式：G27 IP　；（IP：指定參考點的指令）

G27指令，刀具快速定位。如果刀具到達參考點返回參考點指示燈亮；如果刀具到達的位置不是參考點則顯示報警。

②返回參考點（G28）。指令格式：G28 IP　；（IP：中間點坐標）

各軸快速執行中間點或參考點的定位。為了安全，在執行該指令前應清除刀具半徑補償和刀具長度補償。中間點的坐標存儲在CNC中，每次只存儲G28程序段中指令軸的坐標值，對其他軸用以前指令過的坐標值，具體示例如圖1-17所示。

③從參考點返回（G29）。指令格式：G29 IP　；（IP：指定返回點的坐標）

在G28指令后立即使用從參考點返回指令，各軸快速經中間點返回指定點，具體示例如圖1-17所示。

G28與G29指令及其含義如下：