数
控
编
程
1
概 述
• 数控加工不需手工进行直接操作，而是通过给定一系列的
指令，形成数控加工程序，经数控系统处理后，使机床自
动完成零件加工。改变加工程序便可以很方便地在一台数
控机床上完成多种零件的加工。
• 从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的全部过
程，称为程序编制。
• 程序编制分为手工和自动编程两种。
• 显然，在加工前要编制零件加工程序，而编程又要先确定
工件的加工工艺。所以我们首先要熟知数控车床基础及数
控加工工艺。
2
数控车床基础
一、数控车床的功能及特点
数控车床又称CNC车床，
能自动完成对轴类与盘类零件
内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、
螺纹等切削加工，并能进行切
槽、钻孔、和铰孔等工作。数
控车床具有加工精度稳定性好、
加工灵活、通用性强，能适应
多品种、小批生产自动化的要
求，特别适合加工形状复杂的
轴类或盘类零件。
3
数控车床基础
二、数控车床的布局
数控车床床身导轨与水平面的相对位置
①水平床身
②水平床身斜刀架
③斜床身
④立床身
4
数控车床基础
三、数控车床刀具的选择
5
数控车床基础
四、数控车床坐标系统
1、坐标系：机床中使用顺时针方向
的直角坐标系（右手直角坐标系），机
床中的运动是指刀具和工件之间的相对
运动，是刀具相对于静止的工件的运动。
6
数控车床基础
（1）Z轴的确定
Z轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。对于铣
床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床
等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线，远离
工件方向为正方向。
（（2)X2)X轴的确定轴的确定
X轴一般是水平的，平行于工件的装夹平面。它平行
于主要的切削方向，且以此方向为主方向。
7
数控车床基础
（3）Y轴的确定
Y轴的运动方向则根据X轴和Z轴按右手法则确定。
（4）转动方向的确定
围绕X、Y、Z轴的转动分别用A、B、C表示，它们的
正方向为右旋螺纹前进的方向
8
数控车床基础
2、机床坐标系、机床原点和机床参考点
机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原
点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和
调整后，这个原点就被确定下来了，它是机床上固有的
一个点。数控车床一般将机床原点定义在卡盘后端面与
主轴旋转中心的交点上。
机床坐标系的建立方法：（1）X轴正方向朝上建立，
适用于斜床身和水平床身斜导轨的卧式数控车床，由于
刀架处于操作者的外侧，俗称上手刀；（2）X轴正方向
朝下建立，适用于水平床身的卧式数控车床，由于刀架
处于操作者的内侧，俗称下手刀；
如下图所示
9
数控车床基础
10
数控车床基础
机床参考点可以与机床零点重合，
也可以不重合，通过参数设定机床参考
点到机床零点的位置的距离。机床回到
参考点的位置，也就知道了该坐标轴的
机床零点位置。CNC就建立起了机床坐
标系。
机床参考点距机床原点在其进给方
向上的距离在出厂时已经确定，可以利
用功能键回参考点，也可以利用G28指
令使刀架回参考点。
11
数控车床基础
卧式数控车床
12
数控车床基础
3、工件坐标系（WCS）和工件原点
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸
上的某一固定点位原点（也称工件原点）所建立的坐标系，编程尺寸
都按工件坐标系中的尺寸确定。工件坐标系的各坐标轴与机床坐标系
相应的坐标轴平行。
工件原点选择的原则：
（1）工件原点选在工件图样的尺寸基础上。
（2）能使工件方便地装卡、测量和检验。
（3）工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的工件表面上。
（4）对于有对称形状的几何零件，工件零件最好选在对称中心上。
13
数控车床基础
• 对于车床工件零点在Z轴的位置由编程人员自由选
取，在X轴的位置始终位于旋转轴中心线上。
14
数控车床基础
• 工件的装夹：当工件装夹到机床上后，工件坐标系原点相
对于机床坐标系原点的座标值偏移量可以作为可设定的零
点偏移输入到给定的数据区，当NC程序运行时，此值可以
用一个编程指令（G54～G57）来选择。
15
数控车床基础
机床
原点
工件
原点
机床参
考点
编程
原点
数控车床坐标系及相关点的关系
16
零件的数控加工工艺
• 数控加工的中的所有工步、
切削用量、走刀路线、加
工余量和刀具选择都要预
先确定好并编入程序。
• 因此要求编程人员对机床
的性能、特点、应用、切
削规范和刀具等要非常熟
悉，否则就无法做到全面、
周到地考虑加工的全过程，
无法合理地编制零件的加
工程序。
17
零件数控加工工艺性分析
1）机床的合理选用：
既要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产
品，又要有利于提高生产率，还要尽可能降低生产成
本。
2）选择合适的零件安装方式：
应尽量使工件 能够一次安装完成所有的待加工
面的加工。合理选择基准和夹紧方式，以减少误差环
节。
3）选择合适的刀具：
选择刀具时应考虑以下要求：工件材质、加工轮
廓类型、机床允许的切削用量以及刚性和耐用度等。
编程时要规定刀具的结构尺寸和调整尺寸。
18
零件数控加工工艺性分析
4）确定加工路线：
加工路线是指数控加工中刀具相对于工件的运动
轨迹。确定加工路线应在保证零件加工精度和表面粗
糙度的前提下，充分发挥机床的效能。
对于点位控制的机床应尽可能缩短走刀路线，减
少空行程时间，提高生产效率。
旋转体类零件应用数控车床加工，由于车销的零
件的毛坯多为棒料或锻件，加工余量大且不均匀，因
此合理的制定促加工路线是编程的关键所在。
19
程序编制
一、编制数控程序常用的指令代码
1.准备功能代码（G代码）
准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操作方式，
它使用G代码编程。
模态代码是指某些G代码在一个程序段被指定后，直
到以后程序段出现同组的另一个代码时才失效的G代码，
如G1，G2等。
非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码，
如G70，G71等。
2.辅助功能代码（M代码）
辅助功能代码（M代码）用于指令控制功能和机床功
能，多与程序执行和机械控制有关。
20
程序编制
3. F、S、T指令
1）F功能：指定进给速度
每转进给（G99）：系统开机状态为G99状态，只有
输入G98指令后，才会被取消，单位为mm/r。
每分进给（G98）：G98被执行一次后，系统将继续
保持G98状态，直到输入G99取消，单位为mm/min。
2）S功能：指定主轴转速
3）T功能：指数控系统进行换刀
在FANUC 0i Mate-TC系统中，采用T“2位+2位”的
形式。例如，T0101表示采用1号刀具和1号刀补。在
SIEMENS系统中采用T1D1，T2D2等。
21
程序编制
二、程序结构
NC程序由各个程序段组
成，每个程序段执行一个加
工步骤，程序段由若干个字
组成，最后一个程序段包含
程序结束符M30。程序字按
其功能的不同可分为：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7种类型。
22
程序编制
1、程序名（FANUC 0i Mate-TC系统）
• 每个程序均有一个程序名，程序名可以按以
下规则确定：
• 开始的第一个符号必须是字母，格式为
O××××。
• 其后的为加工程序号，可以从0000~9999，
最多为5个字符。
• 不得使用分隔符。
23
程序编制
2、程序段结构
• 一个程序段中包含执行一个工序所需的全部数据，程序段
由若干个字和段结束符组成。
• 程序段中有多个指令时建议按如下顺序：
N…G…X…Y…Z…F…S…T…D…M…
• 以5或10为间隔选择程序段号，以便以后插入程序段时不
会改变程序段号的位置。
• 在不需要每次都要执行的程序段号前面可以加上斜线符
“/”，当程序段跳跃功能生效时，该段被跳过不执行。
• 可以在程序段后面加上注释对程序段进行说明。
24
程序编制
3、主程序与子程序
（1）子程序：将重复出现的程序串单独抽
出来，按一定的格式写成子程序，供主
程序调用。
（2）子程序的格式：除有子程序名外，还
要有子程序结束代码字。其余部分与主
程序相同。
（3）主程序：程序中字子程序以外的部分
便称为主程序。
25
程序编制
三、准备功能指令（G代码）
1、快速移动G0
• G0用于快速定位刀具，不对工件进行加工，可以
几个坐标轴同时运行产生一个线性轨迹。
• 快速移动的最大速度值在机床数据中规定。
• 用G0快速移动时，F地址下编程的进给率无效。
• G0为模态代码，一直有效直到被同组中其他的G指
令取代。
• 例如：
N10 G0 X100 Z60 ;快速定到X100 Z60处。
26
程序编制
编程格式为：G0 X40 Z6
O
G0指令运用
40
6
Z
X
27
程序编制
2、带进给率的线性插补：G1
• 刀具以地址F下编程的进给速度沿直线从起始点移动到目
标位置。G1为模态代码。
• G1 X…Y…Z…F…
28
程序编制
• 绝对坐标编程为：G1 X40 Z-80
• 相对坐标编程为：G1 U0 W-80
O
G1指令运用
40
Z
X
80
29
程序编制
• 编程练习
N10 M03 S800 T0101
N20 G0 X6 Z2
N30 G1 Z-6
N40 X12 Z-12
N50 Z-20
N60 X16
N70 Z-32
N80 G0 X100
N90 Z100
N100 M30
%
30
程序编制
3、圆弧插补：G02，G03
• 刀具以地址F下编程的进给速度沿圆弧轨迹
从起始点运动到终点，方向由G指令确定。
两者均为模态代码。
• 圆弧一般可以按半径和终点座标方式表示。
• 程序段格式：G02/G03 X_ Z_ R_ F_ ;
31
程序编制
32
程序编制
半径法： G02 R23
Z
X
O
60
14
33
程序编制
半径法： G03 R30 F30
Z
X
O
60
G03指令运
用 34
程序编制
4、内/外径车削固定循环G90
该循环主要用于圆柱面和圆锥面的循环切
削。
（1）直线切削循环 程序段格式：
G90 X(U)_ Z(W)_ F_
如下图所示，刀具从循环起点开始矩
形循环，最后又回到循环起点。
35
程序编制
加工如图的轮廓：
O0001；
N5 M3 S800 T0101;
N10 G0 X42 Z2;
N15 G90 X37 Z-20 ;
N20 X34 Z-20;
N25 X31 Z-20;
N30 X28 Z-20;
N35 X25 Z-20;
N40 X22 Z-20;
N45 G0 X100;
N50 Z100;
N60 M30;
%
36
程序编制
（2）锥面切削循环 程序段
格式为：
G90 X(U)_ Z(W)_ F_；
X、Z为圆锥面切削终点坐
标值；U、W为圆锥切削终点
相对于起点的增量值；其加
工顺序按1、2、3进行。R为
锥体起、终点的半径差。为
了避免崩刀，刀具在Z向应有
一定的安全距离，所以在考
虑R时，应按延伸后的值考虑
（如图中，R应是，而
不是-5）。注意R的符号，应
是起点值减去终点值。
37
程序编制
加工右图的圆锥轮廓：
O0001；
N5 M3 S800 T0101 ;
N10 G0 X41 Z5;
N15 G90 X40 Z-20 ;
N20 X35 Z-20;
N25 X30 Z-20;
N30 G0 X100;
N35 Z100;
N40 M30;
%
38
程序编制
39
程序编制
5、单行程螺纹切削指令G32
G32指令可以执行单行程螺纹切削，
螺纹切削车刀进给运动严格根据输入的螺
纹导程进行。但是螺纹车刀的切入、切出、
返回等均需要另外编入程序，编写的程序
比较多，在实际编程中一般很少使用G32指
令。
程序格式为：G32 X(U)_ Z(W)_ F_
X、Z为螺纹终点坐标；U、W为螺纹终
点相对起点的增量值；F为螺纹导程。
40
程序编制
6、螺纹切削固定循环指令G92
该指令可以切削锥螺纹和圆柱螺纹，其循环路线与
前述的单一固定循环G90基本相同，只是F后面的进给量改
为螺距值即可。
（1）直螺纹的切削循环 程序格式为：
G92 X(U)_ Z(W)_ F_;
（2）锥螺纹的切削循环 程序格式为：
G92 X(U)_ Z(W)_ R_ F_;
41
程序编制
42
程序编制
• 加工上图所示的圆柱螺纹
O0001；
N10 M3 S600 T0303; 主轴启动
N15 G0 X32 Z4; 快速到达循环起点
N20 G92 Z-27 F2; 切削螺纹第1次
N25 ; 模态指令，切削螺纹第2次
N30 ; 切削螺纹第3次
N35 ; 切削螺纹第4次
N40 ; 切削螺纹第5次（精车）
N45 G0 X100 Z100; 快速退出
N50 M30; 程序结束
% 程序结束符号
43
程序编制 7、复合循环G70、G71
44
45
编程练习1
编制图示零件的加工程序，其中点划线部分
为工件毛坯
O0001
N10 M3 S500 T0101 ；
N20 G0 X46 Z2； （到循环起点位置）
N40 G71 R2；
N50 G71 P60 Q150 ；（粗切循环加工）
N60 G1 X6 ；
N70 Z0；
N80 X10 Z-2；（粗加工倒2×45°角）
N90 Z-20； （粗加工Φ10外圆）
N100 G02 X20 Z-25 R5；(粗加工R5圆弧）
N110 G01 Z-35； (粗加工Φ20外圆)
N120 G03 X34 Z-42 R7；(粗加工R7圆弧）
N130 G01 Z-52； (粗加工Φ34外圆)
46
N140 X44 Z-62； （粗加工锥面）
N150 X46 ； （退出已加工表面，粗加工轮廓结束）
N160 G00 X80 ；
N170 Z80 ； （返回安全位置）
N180 M5 ； (主轴停止）
N190 M0 ； (程序停止）
N200 M3 S1000 T0101 ；
N210 G0 X46 Z2；
N220 G70 P60 Q150； (精车循环开始）
N230 G0 X100；
N240 Z100；
N250 M30； （主轴停、主程序结束并复位）
%
47
课堂练习
48
高级工练习试题一
49
50
宏程序编制
试题一中的椭圆加工程
序
数学公式的推导简化过
程：
51
O0001
M3 S600 T0101
G0 X20 Z2
#100=16
N10 IF[#100LT1] GOTO20
M98P0002
#100=#100-3
GOTO10
N20 M3 S800
G0 X20 Z2
#100=0
M98P0002
GO X100
Z100
M30
%
O0002
#1=8
#2=10
#4=10
N30 IF[#4LT-5] GOTO40
#3=#1*SQRT[#2*#2-#4*#4]/#2
G1 X(2*#3+#100) Z(#4-10)
#4=#
GOTO30
N40 G0 X(18+#100)
Z2
M99
%
52
高级工练习试题二
53
54
高级工练习试题三
55
56
高级工练习试题四
57
58
高级工练习试题五
59
60
谢 谢!
61
