2010年 5月 19日 11时 4分 1
第一章数控编程基础
内容提要
数控编程的基本概念；数控机床的编程方
法；坐标系；数控程序的格式及内容；基本通
用功能字的用法。
2010年 5月 19日 11时 4分 2
目前, 在机械制造行业中, 单件, 小批量的生产
所占有的比例越来越大, 机械产品的精度和质量
也在不断地提高 。 普通机床难以满足加工精密零
件的需要 。 同时, 由于生产水平的提高, 数控机
床的价格在不断下降, 因此, 数控机床在机械行
业中的使用已很普遍 。
第一节 数控加工的基本概念
2010年 5月 19日 11时 4分 3
数控 （ Numerical Control） 技术是指
用数字化的信息实现加工自动化的控制
技术
一, 数控技术
2010年 5月 19日 11时 4分 4
⒈ 二, 数控加工
1.数控加工定义
数控加工是指采用数字信息对零件加工过程进行定义，
并控制机床进行自动运行的一种自动化加工方法。
1952年研制成功世界上第一台数控机床 ─ 三坐标立式铣
床，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加
工技术的序幕。
2010年 5月 19日 11时 4分 5
二,数控加工
2,数控加工特点
◆ 具有复杂形状加工能力 ; ◆ 减轻劳动强度, 改善劳动条件 ;
◆ 高质量 ; ◆ 有利于生产管理 ;
◆ 高效率 ◆ 数控机床价格昂贵, 维修较难 ;
◆ 高柔性
2010年 5月 19日 11时 4分 6
三, 数控机床
数控机床就是按加工要求预先编制程序，由
控制系统发出以数字量作为指令信息进行工作
的机床。
现代数控机床综合应用了微电子技术、计算
机技术、精密检测技术、伺驱动技术以及精密
机械技术等多方面的最新成果，是典型的机电
一体化产品。
2010年 5月 19日 11时 4分 7
1.数控编程的概念
从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的
全部过程称为数控程序编制。
四, 数控编程
2010年 5月 19日 11时 4分 8
2.数控编程的步骤
四, 数控编程
2010年 5月 19日 11时 4分 9
第二节 数控编程的编程方法
一, 手工编程
手工编程时, 整个程序的编制过程由人工完成 。 要求编
程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则, 而且还必须具备
机械加工工艺知识和一定的数值计算能力 。 手工编程对
简单零件通常是可以胜任的,
2010年 5月 19日 11时 4分 10
对于一些形状复杂的零件或空间曲面零件, 编程
工作量十分巨大, 计算繁琐, 花费时间长, 而非
常容易出错 。 不过, 根据目前生产实际情况, 手
工编程在相当长的时间内还会是一种行之有效的
编方法 。
一、手工编程
2010年 5月 19日 11时 4分 11
? 自动编程是指编程人员只需根据零件图样的要求, 按
照某个自动编程系统的规定, 编写一个零件源程序,
输入编程计算机, 再由计算机自动进行程序编制, 并
打印程序清单和制备控制介质 。
? 自动编程既可以减轻劳动强度, 缩短编程时间, 又可
减少差错, 使编程工作简便 。
二,自动编程
2010年 5月 19日 11时 4分 12
目前, 生产实际中应用较多的商品化的 CAD/CAM系统主要有,
◆ 国 外 引 进 的 UnigraphicsⅡ, Pro/Engineer, CATIA,
Solidworks,Mastercam,SDRC/I-DEAS,DELCAM等,
◆ 国产 CAD/CAM系统是北航海尔的 CAXA。
二,自动编程
2010年 5月 19日 11时 4分 13
在机械制造方面, CAD/CAM系统的内容一般包含：二维绘图, 三维线
架, 曲面, 实体建模, 真实感显示, 特征设计, 有限元前后置处理, 运动
机构造型, 几何特性计算, 数控加工和测量编程, 工艺过程设计, 装配设
计, 板金件展引和排样, 加工尺寸精度控制, 过程仿真和干涉检查, 工程
数据管理等 。
二,自动编程
2010年 5月 19日 11时 4分 14
小结 本次课需要学生掌握数控技术、数控加工、数
控机床、数控编程的概念；掌握数控编程的步骤；了解数
控加工的特点和数控的编程方法。
思考题 1.数控编程的编程方法有哪些？分析它们之间
的优缺点？手工编程的编程步骤？
2.数控加工的特点是什么？数控加工的主要应
用范围有哪些？
2010年 5月 19日 11时 4分 15
为了简化编制程序的方法和保证记录
数据的互换性 。 对数控机床的坐标和方
向的命名国际上很早就制定有统一标
准, 我国于 1982 年制定了 JB3051— 82
,数控机床坐标和运动方向的命名, 标
准 。
第三节 坐标系的确定
2010年 5月 19日 11时 4分 16
一,坐标系
在标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系对
机床的坐标系进行命名。用 X,Y,Z 表示直线进给
坐标轴,X,Y,Z 坐标轴的相互关系由右手法则决
定，如图所示。
◆ 大姆指的指向为 X 轴的正向 ;
◆ 食指指向为 Y轴的正方向 ;
◆ 中指指向为 Z 轴的正方向。
2010年 5月 19日 11时 4分 17
一,坐标系
围绕 X,Y,Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用 A,B,C表示，根
据右手螺旋定则，如图所示，以大姆指指向 +X,+Y,+Z 方向，则
食指、中指等的指向是圆周进给运动的 +A,+B,+C方向。
2010年 5月 19日 11时 4分 18
★ 规定
通常在编程时, 不论机床在加工中是刀具移动, 还是
被加工工件移动, 都一律假定被加工工件相对静止不动,
而刀具在移动, 并规定刀具远离工件的方向作为坐标的
正方向 。
一,坐标系
2010年 5月 19日 11时 4分 19
1.Z坐标
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行
于主轴轴线的坐标轴即为 Z坐标,Z坐标的正向为刀具离开工件
的方向。
二,坐标轴方向的确定
2010年 5月 19日 11时 4分 20
1.Z坐标
? 如果机床上有几个主轴, 则选一个垂直于工件
装夹平面的主轴方向为 Z坐标方向；
? 如果主轴能够摆动, 则选垂直于工件装夹平面
的方向为 Z坐标方向；
? 如果机床无主轴, 则选垂直于工件装夹平面的
方向为 Z坐标方向 。
二,坐标轴方向的确定
2010年 5月 19日 11时 4分 21
2.X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面, 一般在水平面内 。 确
定 X轴的方向时, 要考虑两种情况：
? 如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为 X坐标的正方向。
? 如果刀具做旋转运动，则分为两种情况,Z坐标水平时，观察者
沿刀具主轴向工件看时,+X运动方向指向右方； Z坐标垂直时，
观察者面对刀具主轴向立柱看时,+X运动方向指向右方。
二,坐标轴方向的确定
2010年 5月 19日 11时 4分 22
3.Y坐标
在确定 X,Z坐标的正方向后, 可以用根据 X和 Z坐标
的方向, 按照右手直角坐标系来确定 Y坐标的方向 。
二,坐标轴方向的确定
2010年 5月 19日 11时 4分 23
二,坐标轴方向的确定
4.机床的附加坐标系
若在机床上 X,Y和 Z坐标的直线进给运动之外，还有其
它的直线进给运动时，则建立第二坐标系。其直线坐标
为,U,V,W；回转坐标为,D,E,F。若再有其它进
给运动时，可顺次建立第三坐标系、第四坐标系 ……
2010年 5月 19日 11时 4分 24
下图是几台常见数控机床的坐标系。
二,坐标轴方向的确定
2010年 5月 19日 11时 4分 25
机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原
点也称为机床原点或机床零点在机床经过设计制造和
调整后这个原点便被确定下来,它是固定的点。
三,机床坐标系
2010年 5月 19日 11时 4分 26
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选
择工件上的某一已知点为原点称编程原点或工件原点
工件坐标系一旦建立便一直有效直到被新的工件坐标
系所取代。
四,工件坐标系
2010年 5月 19日 11时 4分 27
工件坐标系的选择原则：
◆ 要尽量满足编程简单, 尺寸换算少, 引起的加工误差小等条件, 一
般情况下以坐标式尺寸标注的零件, 编程原点应选在尺寸标注的基准
点 ；
◆ 对称零件或以同心圆为主的零件, 编程原点应选在对称中心线或圆
心上；
◆ Z 轴的程序原点通常选在工件的上表面 。
四,工件坐标系
2010年 5月 19日 11时 4分 28
国际上已形成了两个通用标准：国际标准化组织（ ISO）标准和美国电子
工业学会（ EIA）标准。我国根据 ISO标准制定了 JB3051-82,数字控制机
床坐标和运动方向的命名, 等国标。由于生产厂家使用标准不完全统一，
使用代码、指令含义也不完全相同，因此需参照机床编程手册
第四节 编程格式及内容
2010年 5月 19日 11时 4分 29
一个完整的数控程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。
◆程序名
程序名是一个程序必需的标识符。地址符常见的有：, %”,,O”、
,P”等，视具体数控系统而定。
◆程序内容
它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。
◆程序结束
它是以程序结束指令 M02或 M30，结束整个程序的运行。
一,数控程序的结构
2010年 5月 19日 11时 4分 30
程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规
则，通常有字 — 地址程序段格式、使用分隔符的程序段格
式和固定程序段格式，最常用的为字 — 地址程序段格式。
二,程序段格式
NXXXX GXX X _Y_ Z_I_J_K_F_S_T_MXX
2010年 5月 19日 11时 4分 31
地址字的说明
?N 程序段号，后跟 2～ 4位数字；
?G 准备功能代码，后跟 2位数字；
?M 辅助指令代码，后跟 2位数字；
?X
?Y ± XXXX·XXX坐标值，其值可正或负；
?Z
?I
?J ± XXXX·XXX—— 圆弧的圆心坐标；
?K
?F 进给速度功能；
?S 主轴功能；
?T 刀具功能。
二,程序段格式
2010年 5月 19日 11时 4分 32
数控机床的运动是由程序控制的, 而准备功能
和辅助功能是程序段的基本组成部分 。 目前国际
上广泛应用的是 ISO标准, 我国根据 ISO标准制
订了 JB3208-83,数控机床的准备功能 G和辅助
功能的代码,
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 33
◆ 准备功能 （ G功能 ）
G功能指令是使机床做某种操作的指令 。 用地址 G和两位
数字表示, 从 G00-G99共 100种 。 分为模态和非模态两
大类
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 34
1.非模态 G 功能
只在所规定的程序段中有效, 程序段结束时被注销 。
例, N10 G04 P10.0 （延时 10s）
N11 G91 G00 X-10.0 F200 (X 负向移动 10mm)
N10 程序段中 G04 是非模态 G 代码，不影响 N11 程序段的移动。
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 35
2.模态 G 功能：
一组可相互注销的 G 功能，这些功能一旦被执行，则
一直有效，直到被同一组的 G 功能注销为止 。
例,N15 G91 G01 X-10.0 F200
N16 Y10.0 （ G91,G01 仍然有效）
N17 G03 X20 Y20 R20 （ G03 有效,G01 无效）
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 36
◆辅助功能 M代码
控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却
泵；主轴正反转、停转；程序结束等。
组成,M后带二位数字组成，共有 100种（ M00～ M99），
有模态（续效）指令与非模态指令之分。
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 37
◆ 进给速度 F
F 指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。 F的单
位取决于 G94(每分钟进给量 mm/min)或 G95(每转进给量 mm/r)。
当工作在 G01,G02 或 G03 方式下，编程的 F 一直有效直到被新的
F 值所取代；而工作在 G00,G60 方式下快速定位的速度是各轴的
最高速度，与所编 F 无关。借助操作面板上的倍率开关,F 可在一定
范围内进行倍率修调。当执行攻丝循环 G84,螺纹切削 G33 时倍率
开关失效，进给倍率固定在 100%。
四, F,S,T功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 38
◆ 主轴功能 S
主轴功能 S 控制主轴转速 。 是由地址码 S和在其后面的若干数字组
成, 单位为转 /每分钟 (r/min)； S 是模态指令, S 功能只有在主轴速
度可调节时有效 。
● 恒线速度控制（ G96）
当数控机床的主轴为伺服主轴时，可以通过指令 G96来设定恒线速
度控制 。系统执行 G96指令后，便认为用 S指定的数值表示切削速度。
例如 G96 S200，表示切削速度为 200m/min。
● 主轴转速控制（ G97）
G97是取消恒线速度控制指令。编程 G97后,S指定的数值表示主轴
每分钟的转速。例如 G97 S1200，表示主轴转速为 1200r/min。
四, F,S,T功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 39
◆ 刀具功能 (T 机能 )：
T 代码用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号。 T 代码与刀具的
关系是由机床制造厂规定的。在加工中心上执行 T 指令刀库转动，
选择所需的刀具，然后等待直到 M06 指令作用时自动完成换刀。
T 指令同时调入刀补寄存器中的刀补值 (刀补长度和刀补半径 )。 T
指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效直到再次换刀调入
新的刀补值
四, F,S,T功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 40
小结 本次课需要学生掌握数控机床的坐标系建
立；各坐标轴的确定；数控编程的的组成和格式；Ｇ
功能指令和Ｍ功能指令。
思考题 1.数控机床的坐标系是怎样确定的?
２,模态指令与非模态指令之间的区别是
什么？
2010年 5月 19日 11时 4分 41
第五节 常用的 M指令和 G指令
一, 常用 M功能指令
常用的辅助功能代码见下表。
★ 注意：各种机床的 M代码规定有差异，编程时必须根
据说明书的规定进行。
2010年 5月 19日 11时 4分 42
一,常用 M功能指令
功能 含义 用途
M00 程序停止
当执行有 M00的程序段后，主轴旋转、进给、冷却液送进都将停止。此时可执行
某一手动操作，如工件调头、手动变速等。如果再重新按下控制而板上的循环启
动按钮，继续执行下一程序段。
M01 选择停止 与 M00的功能基本相似，只有在按下“选择停止”后,M01才有效，否则机床继续执行后面的程序段；按“启动”键，继续执行后面的程序。
M02 程序结束 当全部程序结束时使用该指令，它使主轴、进给、冷却液送进停止，并使机床复位。
M03 主轴正转 用于主轴顺时针方向转动。
M04 主轴反转 用于主轴逆时针方向转动。
M05 主轴停转 用于主轴停止转动。
M06 换刀 用于加工中心的自动换刀动作。
M08 冷却液开 用于切削液开
M09 冷却液关 用于切削液关
M30 程序结束
M30 和 M02 功能基本相同，只是 M30 指令还兼有控制返回到零件程序头的作用
。使用 M30 的程序结束后若要重新执行该程序只需再次按操作面板上的循环启动
键。
M98 子程序调用 用于调用子程序
M99 子程序返回 用于子程序结束及返回。
2010年 5月 19日 11时 4分 43
1.工件坐标系的设定指令 （ G92/G50）
编程格式：
G92 X_ Y_ Z_（数控铣床、加工中心）
G50 X_ Z_（数控车床）
坐标值 X,Y,Z为刀位点在工件坐标系中的坐标。
G92/G50只建立工件坐标系刀具并不产生运动。
如图右所示，建立工件坐标系。 G92 X30 Y30 Z20；
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 44
2.坐标平面选择指令 （ G17,G18,G19）
坐标平面选择指令 G17,G18,G19分别用来指定程序段中刀具的
圆弧差补偿平面和刀具半径补偿平面。在笛卡尔直角坐标系中，三
个互相垂直的轴 X,Y,Z分别构成三个平面，如图右所示。
? G17— 选择在 XY平面内加工
? G18— 选择在 XZ平面内加工
? G19— 选择在 YZ平面内加工
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 45
3.绝对值编程 G90 与相对值编程 G91
?格式,G90
G91
?说明：
G90 绝对值编程，终点坐标值是相对于编程原点的绝对坐标；
G91 相对值编程，终点坐标值是相对于本次运动起点的增量
值，该值等于沿轴移动的距离。
G90 G91 为模态功能可相互注销,G90 为缺省值。
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 46
4.快速定位方式 G00（ 模态 ）
?格式,G00 X Y Z ；
?说明,G00速度由系统确定，是以系统的最高速度进给，
后面的坐标值为终点坐标值。应用于空行程、快进、快退，
节省时间，提高效率。
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 47
5.直线插补指令 G01（ 模态 ）
? 格式,G01 X Y Z F ；
? 说明,X,Y,Z坐标值为直线终点坐标值，可为绝对坐标值
或相对坐标值由 G90/G91决定。
F为速度指令，改变 F值可以改变直线插补速度。
★ 注意：程序中首次出现的插补指令（ G01,G02,G03）一定
要有 F指令，否则出错！后续程序中如速度相同可省略。如速
度改变不可省略。
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 48
例：分别用绝对和增量方式编程（如图所示） 。
绝对方式,增量方式：
N1 M03 S640； 主轴正转 N1 M03 S640；
N2 G90； 选绝对（增量） N2 G91；
N3 G00 X20 Z60；快进 A-B N3 G00 X-60 Z-20；
N4 G01 X30 Z40 F100； 工进 B-C N4 G01 X10 Z-20 F100；
N5 G01 X30 Z20； C-D N5 G01 X0 Z-20；
N6 G01 X40 Z20； D-E N6 G01 X10 Z0；
N7 M02； 程序结束 N7 M02；
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 49
6.圆弧插补指令 G02,G03（模态）
?格式：
G17 G02/G03 X Y I J或（ R ） F；
G18 G02/G03 X Z I J或（ R ） F；
G19 G02/G03 Y Z I J或（ R ） F；
?说明：
☆ X,Y,Z值为圆弧终点坐标值（ G90），或是终点相对起点的增量值
（ G91）；
☆ I,J,K值为圆心相对于圆弧起点的增量值，且总为增量值；
R值为圆弧半径，该值的正负取决于圆弧的大小，若圆弧小于或等于 180度，
则 R为正值，若圆弧大于 180度，则 R值为负。
☆ F值为圆弧插补的进给速度。
二,常用的 G功能指令 G19
O
G03
G02
G02
G03
G18
G02G17
G03
X
Y
Z
插补平面和G02,G03
2010年 5月 19日 11时 4分 50
例 2：综合运用 G01,G02,G03等基本指令按照下图编写程序 （ 路径 O-A-
B-C-D-E-F-G-O）, 如下图所示 。
?N1 M03 S300；
?N2 G90 G54 G00 X0 Y0； 快速定位到 O点
?N3 G01 X0 Y15 F100； O-A
?N4 G01 X10 Y15； A-B
?N5 G02 X15 Y10 I0 J-5； B-C
?N6 G03 X18 Y7 I3 J0； C-D
?N7 G01 X20 Y7； D-E
?N8 G01 X23 Y5； E-F
?N9 G01 X23 Y0； F-G
?N10 G01 X0 Y0； G-O
?N11 M02；
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 51
小结 本次课需要学生掌握通用指令的指令格式和编
程方法并学会简单的编程。
思考题 运用通用指令编写如图所示的程序。
第一章数控编程基础
内容提要
数控编程的基本概念；数控机床的编程方
法；坐标系；数控程序的格式及内容；基本通
用功能字的用法。
2010年 5月 19日 11时 4分 2
目前, 在机械制造行业中, 单件, 小批量的生产
所占有的比例越来越大, 机械产品的精度和质量
也在不断地提高 。 普通机床难以满足加工精密零
件的需要 。 同时, 由于生产水平的提高, 数控机
床的价格在不断下降, 因此, 数控机床在机械行
业中的使用已很普遍 。
第一节 数控加工的基本概念
2010年 5月 19日 11时 4分 3
数控 （ Numerical Control） 技术是指
用数字化的信息实现加工自动化的控制
技术
一, 数控技术
2010年 5月 19日 11时 4分 4
⒈ 二, 数控加工
1.数控加工定义
数控加工是指采用数字信息对零件加工过程进行定义，
并控制机床进行自动运行的一种自动化加工方法。
1952年研制成功世界上第一台数控机床 ─ 三坐标立式铣
床，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加
工技术的序幕。
2010年 5月 19日 11时 4分 5
二,数控加工
2,数控加工特点
◆ 具有复杂形状加工能力 ; ◆ 减轻劳动强度, 改善劳动条件 ;
◆ 高质量 ; ◆ 有利于生产管理 ;
◆ 高效率 ◆ 数控机床价格昂贵, 维修较难 ;
◆ 高柔性
2010年 5月 19日 11时 4分 6
三, 数控机床
数控机床就是按加工要求预先编制程序，由
控制系统发出以数字量作为指令信息进行工作
的机床。
现代数控机床综合应用了微电子技术、计算
机技术、精密检测技术、伺驱动技术以及精密
机械技术等多方面的最新成果，是典型的机电
一体化产品。
2010年 5月 19日 11时 4分 7
1.数控编程的概念
从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的
全部过程称为数控程序编制。
四, 数控编程
2010年 5月 19日 11时 4分 8
2.数控编程的步骤
四, 数控编程
2010年 5月 19日 11时 4分 9
第二节 数控编程的编程方法
一, 手工编程
手工编程时, 整个程序的编制过程由人工完成 。 要求编
程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则, 而且还必须具备
机械加工工艺知识和一定的数值计算能力 。 手工编程对
简单零件通常是可以胜任的,
2010年 5月 19日 11时 4分 10
对于一些形状复杂的零件或空间曲面零件, 编程
工作量十分巨大, 计算繁琐, 花费时间长, 而非
常容易出错 。 不过, 根据目前生产实际情况, 手
工编程在相当长的时间内还会是一种行之有效的
编方法 。
一、手工编程
2010年 5月 19日 11时 4分 11
? 自动编程是指编程人员只需根据零件图样的要求, 按
照某个自动编程系统的规定, 编写一个零件源程序,
输入编程计算机, 再由计算机自动进行程序编制, 并
打印程序清单和制备控制介质 。
? 自动编程既可以减轻劳动强度, 缩短编程时间, 又可
减少差错, 使编程工作简便 。
二,自动编程
2010年 5月 19日 11时 4分 12
目前, 生产实际中应用较多的商品化的 CAD/CAM系统主要有,
◆ 国 外 引 进 的 UnigraphicsⅡ, Pro/Engineer, CATIA,
Solidworks,Mastercam,SDRC/I-DEAS,DELCAM等,
◆ 国产 CAD/CAM系统是北航海尔的 CAXA。
二,自动编程
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在机械制造方面, CAD/CAM系统的内容一般包含：二维绘图, 三维线
架, 曲面, 实体建模, 真实感显示, 特征设计, 有限元前后置处理, 运动
机构造型, 几何特性计算, 数控加工和测量编程, 工艺过程设计, 装配设
计, 板金件展引和排样, 加工尺寸精度控制, 过程仿真和干涉检查, 工程
数据管理等 。
二,自动编程
2010年 5月 19日 11时 4分 14
小结 本次课需要学生掌握数控技术、数控加工、数
控机床、数控编程的概念；掌握数控编程的步骤；了解数
控加工的特点和数控的编程方法。
思考题 1.数控编程的编程方法有哪些？分析它们之间
的优缺点？手工编程的编程步骤？
2.数控加工的特点是什么？数控加工的主要应
用范围有哪些？
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为了简化编制程序的方法和保证记录
数据的互换性 。 对数控机床的坐标和方
向的命名国际上很早就制定有统一标
准, 我国于 1982 年制定了 JB3051— 82
,数控机床坐标和运动方向的命名, 标
准 。
第三节 坐标系的确定
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一,坐标系
在标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系对
机床的坐标系进行命名。用 X,Y,Z 表示直线进给
坐标轴,X,Y,Z 坐标轴的相互关系由右手法则决
定，如图所示。
◆ 大姆指的指向为 X 轴的正向 ;
◆ 食指指向为 Y轴的正方向 ;
◆ 中指指向为 Z 轴的正方向。
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一,坐标系
围绕 X,Y,Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用 A,B,C表示，根
据右手螺旋定则，如图所示，以大姆指指向 +X,+Y,+Z 方向，则
食指、中指等的指向是圆周进给运动的 +A,+B,+C方向。
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★ 规定
通常在编程时, 不论机床在加工中是刀具移动, 还是
被加工工件移动, 都一律假定被加工工件相对静止不动,
而刀具在移动, 并规定刀具远离工件的方向作为坐标的
正方向 。
一,坐标系
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1.Z坐标
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行
于主轴轴线的坐标轴即为 Z坐标,Z坐标的正向为刀具离开工件
的方向。
二,坐标轴方向的确定
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1.Z坐标
? 如果机床上有几个主轴, 则选一个垂直于工件
装夹平面的主轴方向为 Z坐标方向；
? 如果主轴能够摆动, 则选垂直于工件装夹平面
的方向为 Z坐标方向；
? 如果机床无主轴, 则选垂直于工件装夹平面的
方向为 Z坐标方向 。
二,坐标轴方向的确定
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2.X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面, 一般在水平面内 。 确
定 X轴的方向时, 要考虑两种情况：
? 如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为 X坐标的正方向。
? 如果刀具做旋转运动，则分为两种情况,Z坐标水平时，观察者
沿刀具主轴向工件看时,+X运动方向指向右方； Z坐标垂直时，
观察者面对刀具主轴向立柱看时,+X运动方向指向右方。
二,坐标轴方向的确定
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3.Y坐标
在确定 X,Z坐标的正方向后, 可以用根据 X和 Z坐标
的方向, 按照右手直角坐标系来确定 Y坐标的方向 。
二,坐标轴方向的确定
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二,坐标轴方向的确定
4.机床的附加坐标系
若在机床上 X,Y和 Z坐标的直线进给运动之外，还有其
它的直线进给运动时，则建立第二坐标系。其直线坐标
为,U,V,W；回转坐标为,D,E,F。若再有其它进
给运动时，可顺次建立第三坐标系、第四坐标系 ……
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下图是几台常见数控机床的坐标系。
二,坐标轴方向的确定
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机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原
点也称为机床原点或机床零点在机床经过设计制造和
调整后这个原点便被确定下来,它是固定的点。
三,机床坐标系
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工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选
择工件上的某一已知点为原点称编程原点或工件原点
工件坐标系一旦建立便一直有效直到被新的工件坐标
系所取代。
四,工件坐标系
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工件坐标系的选择原则：
◆ 要尽量满足编程简单, 尺寸换算少, 引起的加工误差小等条件, 一
般情况下以坐标式尺寸标注的零件, 编程原点应选在尺寸标注的基准
点 ；
◆ 对称零件或以同心圆为主的零件, 编程原点应选在对称中心线或圆
心上；
◆ Z 轴的程序原点通常选在工件的上表面 。
四,工件坐标系
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国际上已形成了两个通用标准：国际标准化组织（ ISO）标准和美国电子
工业学会（ EIA）标准。我国根据 ISO标准制定了 JB3051-82,数字控制机
床坐标和运动方向的命名, 等国标。由于生产厂家使用标准不完全统一，
使用代码、指令含义也不完全相同，因此需参照机床编程手册
第四节 编程格式及内容
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一个完整的数控程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。
◆程序名
程序名是一个程序必需的标识符。地址符常见的有：, %”,,O”、
,P”等，视具体数控系统而定。
◆程序内容
它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。
◆程序结束
它是以程序结束指令 M02或 M30，结束整个程序的运行。
一,数控程序的结构
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程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规
则，通常有字 — 地址程序段格式、使用分隔符的程序段格
式和固定程序段格式，最常用的为字 — 地址程序段格式。
二,程序段格式
NXXXX GXX X _Y_ Z_I_J_K_F_S_T_MXX
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地址字的说明
?N 程序段号，后跟 2～ 4位数字；
?G 准备功能代码，后跟 2位数字；
?M 辅助指令代码，后跟 2位数字；
?X
?Y ± XXXX·XXX坐标值，其值可正或负；
?Z
?I
?J ± XXXX·XXX—— 圆弧的圆心坐标；
?K
?F 进给速度功能；
?S 主轴功能；
?T 刀具功能。
二,程序段格式
2010年 5月 19日 11时 4分 32
数控机床的运动是由程序控制的, 而准备功能
和辅助功能是程序段的基本组成部分 。 目前国际
上广泛应用的是 ISO标准, 我国根据 ISO标准制
订了 JB3208-83,数控机床的准备功能 G和辅助
功能的代码,
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 33
◆ 准备功能 （ G功能 ）
G功能指令是使机床做某种操作的指令 。 用地址 G和两位
数字表示, 从 G00-G99共 100种 。 分为模态和非模态两
大类
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 34
1.非模态 G 功能
只在所规定的程序段中有效, 程序段结束时被注销 。
例, N10 G04 P10.0 （延时 10s）
N11 G91 G00 X-10.0 F200 (X 负向移动 10mm)
N10 程序段中 G04 是非模态 G 代码，不影响 N11 程序段的移动。
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 35
2.模态 G 功能：
一组可相互注销的 G 功能，这些功能一旦被执行，则
一直有效，直到被同一组的 G 功能注销为止 。
例,N15 G91 G01 X-10.0 F200
N16 Y10.0 （ G91,G01 仍然有效）
N17 G03 X20 Y20 R20 （ G03 有效,G01 无效）
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 36
◆辅助功能 M代码
控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却
泵；主轴正反转、停转；程序结束等。
组成,M后带二位数字组成，共有 100种（ M00～ M99），
有模态（续效）指令与非模态指令之分。
三,数控系统的准备功能和辅助功能
2010年 5月 19日 11时 4分 37
◆ 进给速度 F
F 指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。 F的单
位取决于 G94(每分钟进给量 mm/min)或 G95(每转进给量 mm/r)。
当工作在 G01,G02 或 G03 方式下，编程的 F 一直有效直到被新的
F 值所取代；而工作在 G00,G60 方式下快速定位的速度是各轴的
最高速度，与所编 F 无关。借助操作面板上的倍率开关,F 可在一定
范围内进行倍率修调。当执行攻丝循环 G84,螺纹切削 G33 时倍率
开关失效，进给倍率固定在 100%。
四, F,S,T功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 38
◆ 主轴功能 S
主轴功能 S 控制主轴转速 。 是由地址码 S和在其后面的若干数字组
成, 单位为转 /每分钟 (r/min)； S 是模态指令, S 功能只有在主轴速
度可调节时有效 。
● 恒线速度控制（ G96）
当数控机床的主轴为伺服主轴时，可以通过指令 G96来设定恒线速
度控制 。系统执行 G96指令后，便认为用 S指定的数值表示切削速度。
例如 G96 S200，表示切削速度为 200m/min。
● 主轴转速控制（ G97）
G97是取消恒线速度控制指令。编程 G97后,S指定的数值表示主轴
每分钟的转速。例如 G97 S1200，表示主轴转速为 1200r/min。
四, F,S,T功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 39
◆ 刀具功能 (T 机能 )：
T 代码用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号。 T 代码与刀具的
关系是由机床制造厂规定的。在加工中心上执行 T 指令刀库转动，
选择所需的刀具，然后等待直到 M06 指令作用时自动完成换刀。
T 指令同时调入刀补寄存器中的刀补值 (刀补长度和刀补半径 )。 T
指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效直到再次换刀调入
新的刀补值
四, F,S,T功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 40
小结 本次课需要学生掌握数控机床的坐标系建
立；各坐标轴的确定；数控编程的的组成和格式；Ｇ
功能指令和Ｍ功能指令。
思考题 1.数控机床的坐标系是怎样确定的?
２,模态指令与非模态指令之间的区别是
什么？
2010年 5月 19日 11时 4分 41
第五节 常用的 M指令和 G指令
一, 常用 M功能指令
常用的辅助功能代码见下表。
★ 注意：各种机床的 M代码规定有差异，编程时必须根
据说明书的规定进行。
2010年 5月 19日 11时 4分 42
一,常用 M功能指令
功能 含义 用途
M00 程序停止
当执行有 M00的程序段后，主轴旋转、进给、冷却液送进都将停止。此时可执行
某一手动操作，如工件调头、手动变速等。如果再重新按下控制而板上的循环启
动按钮，继续执行下一程序段。
M01 选择停止 与 M00的功能基本相似，只有在按下“选择停止”后,M01才有效，否则机床继续执行后面的程序段；按“启动”键，继续执行后面的程序。
M02 程序结束 当全部程序结束时使用该指令，它使主轴、进给、冷却液送进停止，并使机床复位。
M03 主轴正转 用于主轴顺时针方向转动。
M04 主轴反转 用于主轴逆时针方向转动。
M05 主轴停转 用于主轴停止转动。
M06 换刀 用于加工中心的自动换刀动作。
M08 冷却液开 用于切削液开
M09 冷却液关 用于切削液关
M30 程序结束
M30 和 M02 功能基本相同，只是 M30 指令还兼有控制返回到零件程序头的作用
。使用 M30 的程序结束后若要重新执行该程序只需再次按操作面板上的循环启动
键。
M98 子程序调用 用于调用子程序
M99 子程序返回 用于子程序结束及返回。
2010年 5月 19日 11时 4分 43
1.工件坐标系的设定指令 （ G92/G50）
编程格式：
G92 X_ Y_ Z_（数控铣床、加工中心）
G50 X_ Z_（数控车床）
坐标值 X,Y,Z为刀位点在工件坐标系中的坐标。
G92/G50只建立工件坐标系刀具并不产生运动。
如图右所示，建立工件坐标系。 G92 X30 Y30 Z20；
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 44
2.坐标平面选择指令 （ G17,G18,G19）
坐标平面选择指令 G17,G18,G19分别用来指定程序段中刀具的
圆弧差补偿平面和刀具半径补偿平面。在笛卡尔直角坐标系中，三
个互相垂直的轴 X,Y,Z分别构成三个平面，如图右所示。
? G17— 选择在 XY平面内加工
? G18— 选择在 XZ平面内加工
? G19— 选择在 YZ平面内加工
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 45
3.绝对值编程 G90 与相对值编程 G91
?格式,G90
G91
?说明：
G90 绝对值编程，终点坐标值是相对于编程原点的绝对坐标；
G91 相对值编程，终点坐标值是相对于本次运动起点的增量
值，该值等于沿轴移动的距离。
G90 G91 为模态功能可相互注销,G90 为缺省值。
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 46
4.快速定位方式 G00（ 模态 ）
?格式,G00 X Y Z ；
?说明,G00速度由系统确定，是以系统的最高速度进给，
后面的坐标值为终点坐标值。应用于空行程、快进、快退，
节省时间，提高效率。
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 47
5.直线插补指令 G01（ 模态 ）
? 格式,G01 X Y Z F ；
? 说明,X,Y,Z坐标值为直线终点坐标值，可为绝对坐标值
或相对坐标值由 G90/G91决定。
F为速度指令，改变 F值可以改变直线插补速度。
★ 注意：程序中首次出现的插补指令（ G01,G02,G03）一定
要有 F指令，否则出错！后续程序中如速度相同可省略。如速
度改变不可省略。
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 48
例：分别用绝对和增量方式编程（如图所示） 。
绝对方式,增量方式：
N1 M03 S640； 主轴正转 N1 M03 S640；
N2 G90； 选绝对（增量） N2 G91；
N3 G00 X20 Z60；快进 A-B N3 G00 X-60 Z-20；
N4 G01 X30 Z40 F100； 工进 B-C N4 G01 X10 Z-20 F100；
N5 G01 X30 Z20； C-D N5 G01 X0 Z-20；
N6 G01 X40 Z20； D-E N6 G01 X10 Z0；
N7 M02； 程序结束 N7 M02；
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 49
6.圆弧插补指令 G02,G03（模态）
?格式：
G17 G02/G03 X Y I J或（ R ） F；
G18 G02/G03 X Z I J或（ R ） F；
G19 G02/G03 Y Z I J或（ R ） F；
?说明：
☆ X,Y,Z值为圆弧终点坐标值（ G90），或是终点相对起点的增量值
（ G91）；
☆ I,J,K值为圆心相对于圆弧起点的增量值，且总为增量值；
R值为圆弧半径，该值的正负取决于圆弧的大小，若圆弧小于或等于 180度，
则 R为正值，若圆弧大于 180度，则 R值为负。
☆ F值为圆弧插补的进给速度。
二,常用的 G功能指令 G19
O
G03
G02
G02
G03
G18
G02G17
G03
X
Y
Z
插补平面和G02,G03
2010年 5月 19日 11时 4分 50
例 2：综合运用 G01,G02,G03等基本指令按照下图编写程序 （ 路径 O-A-
B-C-D-E-F-G-O）, 如下图所示 。
?N1 M03 S300；
?N2 G90 G54 G00 X0 Y0； 快速定位到 O点
?N3 G01 X0 Y15 F100； O-A
?N4 G01 X10 Y15； A-B
?N5 G02 X15 Y10 I0 J-5； B-C
?N6 G03 X18 Y7 I3 J0； C-D
?N7 G01 X20 Y7； D-E
?N8 G01 X23 Y5； E-F
?N9 G01 X23 Y0； F-G
?N10 G01 X0 Y0； G-O
?N11 M02；
二,常用的 G功能指令
2010年 5月 19日 11时 4分 51
小结 本次课需要学生掌握通用指令的指令格式和编
程方法并学会简单的编程。
思考题 运用通用指令编写如图所示的程序。
