数控编程基础知识

一、基础知识点

1、从零件图开始，到获得数控机床所需控制介质的全过程称为程序编制，程序

编制的方法有手工编程和自动编程。

2、数控机床实现插补运算较为成熟并得到广泛应用的是直线插补和圆弧插补。

3、自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，分为数控语

言编程（APT语言）、交互式图形编程。

4、数控机床由程序载体、输入装置、数控装置、伺服系统、检测装置、机床本

体等部分组成。

5、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制等几种。

按控制方式又可分为开环控制、闭环控制和半闭环控制等。

6、刀具主要几何角度包括前角、后角、刃倾角、主偏角和副偏角。

7、刀具选择的基本原则：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高；在满足加

工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

8、刀具选择应考虑的主要因素有：被加工工件的材料、性能，加工工艺类别，

加工工件信息，刀具能承受的切削用量和辅助因数。

9、铣削过程中所选用的切削用量称为铣削用量，铣削用量包括铣削宽度、铣削

深度、铣削速度、进给量。

10、铣刀的分类方法很多，若按铣刀的结构分类，可分为整体铣刀、镶齿铣刀和

机械夹固式铣刀。

11、加工中心是一种带刀库、自动换刀装置的数控机床。

12、FMC由加工中心和自动交换工件装置所组成。

13、切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力称为切削力。

14、工件材料的强度和硬度较低时，前角可以选得大些；强度和硬度较高时，前

角选得小些。

15、常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金钢、陶瓷、立方碳化硼、金刚石等。

16、影响刀具寿命的主要因素有；工件材料、刀具材料、刀具的几何参数、切削

用量。

17、斜楔、螺旋、凸轮等机械夹紧机构的夹紧原理是利用机械摩擦的自锁来夹紧

工件。

18、一般机床夹具主要由定位元件、夹紧元件、对刀元件、夹具体等四个部分组

成。根据需要夹具还可以含有其它组成部分，如分度装置、传动装置等。

19、切削运动就是在切削过程中刀具与工件的相对运动，这种运动有重叠的轨迹。

切削运动一般是金属切削机床通过两种以上运动单元组合而成，其一是产生切削

力的运动称为主运动，剩下的运动单元保证切削工作连续进行而称为进给运动。

20、切削用量三要素是指切削速度、进给量、背吃刀量。

21、对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。为了提高零件的加工精度，对刀

点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。

22、在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。

23、在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具长度和半

径补偿功能。

24、在铣削零件的内外轮廓表面时，为防止在刀具切入、切出时产生刀痕，应沿

轮廓切向方向切入、切出，而不应法向方向切入、切出。

25、粗加工时，应选择大的背吃刀量、进给量，合理的切削速度。

26、精加工时，应选择较小背吃刀量、进给量，较大的切削速度。

27、在实际的生产中，可采用以下措施防止、抑制积屑瘤的生成。控制切削速

度、降低进给量、增大刀具前角、使用切削液、减小前刀面的粗糙度、降低工件

材料的塑性。

28、用压板夹紧工件时，螺栓应尽量靠近工件；压板的数目一般不少于两块。

29、切削用量中对切削温度影响最大的是切削速度，其次是进给量，而切削深度

影响最小。

30、为了降低切削温度，目前采用的主要方法是切削时冲注切削液。切削液的作

用包括冷却作用、润滑作用、、防锈作用和清洗作用。

31、切削液的种类很多，一般有：乳化液、切削油、压缩空气。粗加工与精加工

追求重点不一样，故切削液的选择重点也不同。简言之：粗加工一般以乳化液为

主要切削液，主要起冷却作用。而精加工以切削油为重点对象，目的是追求良好

的润滑效果。

32、在切削塑性金属材料时，常有一些从切屑和工件上带来的金属“冷焊”在前

刀面上，靠近切削刃处形成一个硬度很高的楔块，该楔块即积屑瘤。

33、在切削过程中，工件上形成三个表面：①待加工表面；②加工表面；③已加

工表面。

34、数控机床中的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系，并规定增大刀具与工件之

间距离的方向为坐标正方向。

35、数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用右手定则判定，X、Y、Z各

轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋法则判断。

36、每个脉冲信号使机床运动部件沿坐标轴产生一个最小位移叫脉冲当量。

37、与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴，远离工件的刀具运动方向

为Z轴正方向。

38、X坐标轴一般是水平的，与工件安装面平行，且垂直Z坐标轴。

39、粗铣平面时，因加工表面质量不均，选择铣刀时直径要小一些。精铣时，铣

刀直径要大，最好能包容加工面宽度。

40、在数控铣床上加工整圆时，为避免工件表面产生刀痕，刀具从起始点沿圆弧

表面的切线方向进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面

的切线方向退出。

41、数控机床使用的刀具必须有较高的强度和耐用度。

42、铣削平面轮廓曲线工件时，铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆半径。

43、走刀路线是指加工过程中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。

44、机床参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置。

45、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退离到机床参考点。

46、编程时可将重复出现的程序编程子程序，使用时可以由主程序多次重复调用。

47、一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成

48、使用返回参考点指令G28时，应取消刀补，否则机床无法返回参考点。

49、在返回动作中，用G98指定刀具返回初始平面；用G99指定刀具返回R点平

面。

50、加工中心孔加工刀具有钻孔刀具、扩孔刀具、镗孔刀具、铰孔刀具等。

二、程序指令

1、FANUC车床指令

G代码

代码意义格式

G00

快速进给、定位

G00X--Z--

G01

直线插补

G01X--Z--

G02

圆弧插补CW顺时针































KI

R

ZX

G

G

03

02

G03

圆弧插补CCW逆时针

G04

暂停

G04[X|U|P]X，U单位：秒；P单位：毫秒整数

G20

英制输入

G21

米制输入

G28

回归参考点

G28U--W--

G31

由参考点回归

G31X--Z--

G34

螺纹切削由参数指定绝对和增量

G34X|U…Z|W…FF指定单位为0.01mm/r的螺

距。

G40

刀具补偿取消

G40

G41

左半径补偿

Dnn

G

G













42

41

G42

右半径补偿

G50

设定工件坐标系：G50XZ

G53

机械坐标系选择

G53X--Z--

G54

选择工作坐标系1

GXX

G55

选择工作坐标系2

G56

选择工作坐标系3

G57

选择工作坐标系4

G58

选择工作坐标系5

G59

选择工作坐标系6

G70

精加工循环

G70PnsQnf

G71

外圆粗车循环

G71UΔdRe

G71PnsQnfUΔuWΔwFf

G72

端面粗切削循环

G72W(Δd)R(e)

G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)

G73

封闭切削循环

G73UiWΔkRd

G73PnsQnfUΔuWΔwFf

G74

端面切断循环

G74R(e)

G74X(U)_Z(W)_P(Δi)Q(Δk)R(Δd)F(f)

G75

内径/外径切断循环

G75R(e)

G75X(U)_Z(W)_P(Δi)Q(Δk)R(Δd)F(f)

G76

复合形螺纹切削循环

G76P(m)(r)(a)Q(Δdmin)R(d)

G76X(u)_Z(W)P(k)Q(Δd)F(l)

G90

直线车削循环加工

G90XU---ZW---F---

G90XU---ZW---R---F---

G92

螺纹车削循环

G92XU---ZW---F---

G92XU---ZW---R---F---

G94

端面车削循环

G94XU---ZW---F---

G94XU---ZW---R---F---

G98

每分钟进给速度

G99

每转进给速度

M代码

代码意义格式

M00

停止程序运行

M02

结束程序运行

M03

主轴正向转动开始

M04

主轴反向转动开始

M05

主轴停止转动

M06

换刀指令

M06T--

M08

冷却液开启

M09

冷却液关闭

M30

结束程序运行且返回程序开头

2、铣床和加工中心指令

数控指令包括准备功能指令G功能、辅助功能指令M功能、刀具功能指令T

功能、主轴功能指令S功能、进给功能指令F功能。常用指令有：

G00定位G00IP„

G01直线插补G01IP„F„

G02圆弧插补CW顺时针

G03圆弧插补CCW反时针

G04暂停

G15极坐标指令取消

G16极坐标指令

G17选择XY平面

G18选择ZX平面

G19选择YZ平面

G20英寸输入

G21毫米输入

G27返回参考点检测G27IP„

G28返回参考点G28IP„

G29从参考点返回G29IP„

G30返回第2、3、4、参考点G30IP„

G4007取消刀尖R补偿G40XU--Z(W)--I--K--

G41刀尖R补偿左

G42刀尖R补偿右

G43正向刀具长度补偿G43Z„H„

G44负向刀具长度补偿G44Z...H„

G49刀具长度补偿取消

G50比例缩放取消

G51比例缩放有效G51X..Y..Z„P..

G52局部坐标系设定G52IP„

G53选择机床坐标系G53IP„

G54选择工件坐标系1

G55选择工件坐标系2

G56选择工件坐标系3

G57选择工件坐标系4

G58选择工件坐标系5

G59选择工件坐标系6

G68坐标旋转/三维坐标转换G68X„Y„R„

G69坐标旋转取消/三维坐标转换取消

G73排屑钻孔循环G73X„Y„Z„R„Q„F„K„

G74左旋攻丝循环G74X„Y„Z„R„P„F„K„

G76精镗循环G76X„Y„Z„R„Q„P„F„K„

G80固定循环取消/外部操作功能取消

G81钻孔循环、锪镗循环或外部操作功能G81X„Y„Z„R„F„K„

G82钻孔循环或反镗循环G82X„Y„Z„R„P„F„K„

G83排屑钻孔循环G83X„Y„Z„R„Q„F„K„

G84攻丝循环G84X„Y„Z„R„P„Q„F„K„

G85镗孔循环G85X„Y„Z„R„F„K„

G86镗孔循环G86X„Y„Z„R„F„K„

G87反镗循环G87X„Y„Z„R„Q„P„.F„K„

G88镗孔循环G88X„Y„Z„R„P„.F„K„

G89镗孔循环G89X„Y„Z„R„P„.F„K„

G90绝对值编程G90IP„

G91增量值编程G91IP„

G92设定工件坐标系或最大主轴速度钳制G92IP„

G94每分进给G94F„

G95每转进给G95F„

G96恒表面速度控制G96S„

G97恒表面速度控制取消G97S„

G98固定循环返回到初始点

G99固定循环返回到R点M00程序停止

M02程序结束

M03主轴顺时针旋转

M04主轴逆时针旋转

M05主轴停止

M08冷却液打开

M09冷却液关闭

M30程序结束并返回

M98调用子程序例如：M98P0032007；调用O2007子程序3次

M99子程序结束

三、编程举例

1、车床

实验题1：

毛坯：60*200

T0101：外圆车刀，Tool2，刀片：三角形

N10T0101G99S600M03；换1号刀，加刀补，每转进给速度，主轴正转，转速600r/min

N20G00X80Z100；车刀快速移动至X80，Z100

N30Z4；车刀移动至Z4处

N40G73U10W2R4；粗车循环，X向切除的总余量10mm半径值，Z方向切除的总余量为

2mm,粗车循环的次数为4

N50G73P60Q150U2W0.2F1；加工轮廓从60行开始，150行结束，X加工余量2，Z加

工余量0.2，进给率1mm/转

N60G00X0；开始车轮廓，快速至X0

N70G01Z0；直线插补到Z0

N80G03X40Z-20R20；逆时针圆弧插补

N90G01X50；直线插补

N100W-20；直线插补

N110G02U0W-25R20；顺时针圆弧插补

N120G01W-10；直线插补

N130G03U0W-24R20；逆时针圆弧插补

N140G01W-10；直线插补

N150X65；直线插补,轮廓结束

N160G70P60Q150F1；精车循环

N170G00Z100；快速移动至Z100

N180M30；程序结束并返回程序起点

实验题2：G71

毛坯：100*200

T0101：外圆车刀，Tool1刀片：三角形

T0202：割刀，刀片宽度3，Tool6

T0303：螺纹刀，Tool3

N10T0101G99S1000M03换1号刀，加刀补，每转进给速度，主轴正转，转速1000r/min

N20G00X102.0Z100.0快速移动

N30Z2.0快速移动Z2,循环起点

N40G71U2.0R1.0粗加工循环，X每次切深2，退刀量1

N50G71P60Q130U1.0W0.5F0.1加工轮廓从60行开始，130行结束，X加工余量1mm，

Z加工余量0.5mm，进给率0.1mm/转

N60G00X0精加工轮廓开始

N70G01Z0

N80X30.0C1.5

N90Z-36.0

N100G02X58.0W-30.0R45.0

N110G01X80.0R5.0

N120W-20.0

N130X102.0轮廓结束

N140G70P60Q130F0.1精加工循环

N150G00X102.0Z100.0

N160T0202

N170G00X31.0Z-36.0车削退刀槽

N180G01U-4.0F0.1

N190U4.0

N200G00X102.0Z100.0

N210T0303换刀

N220G00X34.0Z6.01移至车螺纹的起点处

N230G92X29.2Z-35.0F3.0车螺纹深至X29.2，导程为3mm

N240X28.6车螺纹深至X28.6

N250X28.2车螺纹深至X28.2

N260X28.04车螺纹深至X28.04

N270G00X34.0Z7.52移至第二次螺旋线的起点处

N280G92X29.2Z-35.0F3.0车螺纹深至X29.0，进给率取导程3

N290X28.6

N300X28.2

N310X28.04

N320G00X102.0Z100.0

N330M30

实验题3：

毛坯：68*200T0101：外圆车刀，Tool1

T0202：割刀，宽度10，Tool6

T0303：螺纹刀，Tool3

N10T0101G99M03；

N20G00X70Z100；

N30X0Z0；车削外圆

N40G01X68C4F0.1；车C4倒角

N50Z-60；

N60G00X70；外圆结束

N70Z100；

N80T0202；换二号刀

N90G00X70Z-60；车削退刀槽

N100G01X60F0.1；

N110X70；

N120G00X70Z100；

N130T0303；换三号刀

N140G00X70Z10；循环起点

N150G76P030560Q100R0.1；复合螺纹切削循环，精加工次数3，螺纹Z向退尾长度为

5，刀尖角度60，最小切深0.1，精加工余量为0.1

N160G76X60.56Z-55P3720Q1800F6；X60.56Z-55螺纹根部终点的坐标值，螺纹牙型高

度为3.72mm，第一次切削深度为1.8mm，螺纹导程为6mm

N170G00X70Z100；

N180M30；

二、铣床编程

1、根据零件图，确定加工路线，选择合适刀具，进行基点计算，编写数控程序。

提示：(1)刀具选择：φ20高速钢立铣刀、φ10高速钢立铣刀、φ12高速钢麻花钻。

(2)编写凹槽加工的子程序，然后旋转坐标系两次调用。G68/G69

(3)孔加工采用极坐标编程。G16/G15

2、其毛坯为四周已加工的铝锭,凸台外轮廓已粗铣,钻孔已完成。试编写凸台外

轮廓精铣和铰孔的加工程序。

刀具：

①Ø16立铣刀主轴:600r/min进给速度:100mm/min

②铰孔Ø8mm铰刀主轴:200r/min进给速度:24mm/min

刀具半径补偿:D01长度补偿H01

子程序O1100

G00X85Y8Z10

G41G00X75D02快速移动到X75处并

左刀补

G01Z-13F50

X45

G03Y-8R8

G01X75

G00Z10

G40G00X85快速移动至X85处并取

主程序O1101

G40G49G54S1000M03取消半径和长度刀补，使用工

件坐标系G54，主轴正转，转速1000r/min

G28Z100回参考点

M06T01换1号刀

G00X30Y-70Z10

G42D01G00Y-60快速移动至Y-60处并建立右刀补

G01Z-10F100

Y0

G03I-30J0整圆逆时针插补

G01X45

G03I-45J0

G01X60

G03I-60J0

G00Z10

G40Y30快速移动至Y30处并取消刀补

G28Z100回参考点

M06T02换2号刀

G68X0Y0R135坐标系绕原点旋转135度

M98P1100调用子程序O1100

主程序O2201

G54G40G49G21S600M03

M06T01

M98P2200调用子程序，铣1/4

G68X0Y0R90坐标系旋转90度

M98P2200调用子程序，铣1/4

G69取消坐标系旋转

G68X0Y0R180

M98P2200

G69

G68X0Y0R270

M98P2200

G69

G28Z100

M05

M06T02

S200M03

G00X30Y-30

Z60

G43Z10H01

G99G85Z-10R5F24铰X30Y-30Z-10孔

Y30铰X30Y30Z-10孔

X-30铰X-30Y30Z-10孔

Y-30铰X-30Y-30Z-10孔

G80G49G00Z100

M05M30

子程序O2200

G00X60Y-8Z10

G42X50D01

G01Z-5F50

X30

Y15

G02X15Y30R15

G01X-8

Y50

G00Z10

G40Y60

M99返回主程序