加工中心基础：立式、卧式、龙门式，规格的看法，坐标系与刀具补偿，装夹准备，可在浏览器中运行的 NC 模拟器

▦加工中心的种类

示意图

立式加工中心Vertical machining center (VMC)

结构主轴垂直，从工件上表面开始切削^[2][3]

擅长便于从上方观察加工情况，装夹准备方便。适合小型、精密零件和多品种小批量^[2][3]

不擅长、注意切屑容易堆积在上表面。要加工多个面，需要重新装夹（或使用回转工作台）^[3]

机型示例兄弟 SPEEDIO S300Xd2/S500Xd2/S700Xd2（立式 30 号锥度）、发那科 ROBODRILL α-DiB Plus（主轴 30 号锥度的小型切削加工机）^[6][7]

卧式加工中心Horizontal machining center (HMC)

结构主轴水平。用 B 轴旋转工作台（托盘），依次加工各个侧面^[3][8]

擅长多面加工（无需重新装夹即可加工侧面）、工序集约。切屑容易落下，不易损伤刀具。便于通过交换托盘、托盘搬运实现自动化^[3][8][9]

不擅长、注意占地面积往往比立式大。编程和维护的难度比立式高。重型工件可能因自重而变形^[3][2]

机型示例牧野 a51nx（托盘 400×400 mm、BT40）、兄弟 H550Xd1（卧式 30 号锥度紧凑型加工中心）^[8][6]

龙门式加工中心（含五面加工机）Double-column (bridge / gantry) machining center

结构用门形框架支撑主轴头。将大型工件固定在工作台上进行切削^[2][10]

五面加工五面加工机通过更换主轴头（附件头）来加工上表面和 4 个侧面。大隈 MCR-A5CⅡ 借助自动主轴头更换（AAC）自动更换延长头和 90° 角度头，全自动完成多面加工（AAC 时间 36 秒的实测例）^[10]

擅长大型、重型工件（航空器零件、大型模具，也有可加工超过 10 m 产品的机型）。铁路、船舶、桥梁的零件等^[2][3]

机型示例大隈 MCR-A5CⅡ：有效门宽 2,150–3,650 mm，工作台 1,500×3,000–3,000×12,000 mm，主轴 4,000 min⁻¹，刀具 50 把^[10]

车铣复合加工机Multi-tasking machine (mill-turn)

结构具有旋转刀具主轴和刀库，无需重新装夹即可进行车削和铣削等加工。分车床基型（车削中心系）和加工中心基型两种^[5][11]

擅长工序集约（车床和加工中心合为一台），减少装夹次数和工序间的等待。适合小批量、多品种^[5][11]

不擅长、注意机床本体价格高。不适合几千、几万件的大批量生产^[5]

机床厂商 × CAM →

小型加工中心（30 号锥度、钻攻中心）Compact machining center / drill-tap center

结构主轴锥度 30 号的小型机。兄弟称之为“紧凑型加工中心”，发那科称之为“小型切削加工机”^[6][7]

擅长零件轻、动作快，所以非切削时间（换刀、定位）短。省空间、节能。适合小至中型零件（汽车、电子元件）的钻孔、攻丝、轻切削的批量生产^[12][3][7]

不擅长、注意一般认为主轴较细、刚性不占优势，不擅长大型工件和硬材料（也有高扭矩规格和加工范围大的机型）^[12]

刀具兄弟 S300Xd2 系列：MAS-BT30，刀具 14/21/28 把，Tool To Tool 0.6–0.7 秒、Chip To Chip 1.2–1.4 秒^[6]

五轴控制加工中心5-axis machining center

结构在 X、Y、Z 三个直线轴上增加两个旋转轴。擅长曲面和复杂形状，可减少重新装夹^[2]

前往五轴加工页面 →

主轴锥度号与机床大小Spindle taper size

30 号：小至中型零件。40 号：通用，切削力也较大。50 号：刚性高，适合大型、重型工件^[3]

机型示例30 号：兄弟 SPEEDIO（MAS-BT30）、发那科 ROBODRILL。40 号：牧野 a51nx（BT40，特殊规格 HSK-A63）^[6][7][8]

▶NC 模拟器：编写 G 代码，试着切削

可读取 FANUC 系 G 代码（G00–G03、刀具半径补偿 G41/G42、刀具长度补偿 G43、固定循环 G73–G89、子程序 M98/M99）以及用户宏程序 B（变量、IF、WHILE、G65）。毛坯为 80×60×20 mm，原点在上表面的左前角。在“本练习的刀具与毛坯”中可以查看可用的刀具。

X—

Y—

Z—

T—

S0

F0

—0:00

模拟器用于了解原理。在实际机床上，请对照机床厂商的使用说明书和参数（G73、G83 的退刀量，G04 的单位等）加以确认。

✓练习题（按图纸切削到位即合格）

根据残料、过切和孔深，自动评分是否切削成图纸上的形状。卡住时请看“参考答案”。

1. 铣外轮廓（G01、刀补）

保留 X10–70、Y10–50 的矩形，周围铣深 5 mm。用 T1（φ10）并以 G41 进行刀补。

X—

Y—

Z—

T—

S0

F0

—0:00

O0001
G21 G90 G17 G40 G49 G80
G54
T1 M06
S3000 M03
G00 X0. Y-5.
G43 H1 Z30.
M08
Z2.
G01 Z-5. F300
G41 D1 X10. Y0. F600
Y50.
X70.
Y10.
X5.
G40 X0. Y-5.
G00 Z30.
M09
M30

2. 带圆角的外轮廓（G02、G03）

保留 X10–70、Y10–50、四角为 R8 的形状，外轮廓铣深 4 mm。

X—

Y—

Z—

T—

S0

F0

—0:00

O0002
G21 G90 G17 G40 G49 G80
G54
T1 M06
S3000 M03
G00 X0. Y-5.
G43 H1 Z30.
M08
Z2.
G01 Z-4. F300
G41 D1 X10. Y0. F600
Y42.
G02 X18. Y50. R8.
G01 X62.
G02 X70. Y42. R8.
G01 Y18.
G02 X62. Y10. R8.
G01 X18.
G02 X10. Y18. R8.
G01 Y20.
G40 X0. Y25.
G00 Z30.
M09
M30

3. 型腔（螺旋下刀）

以 X40 Y30 为中心铣宽 40、长 24、深 6 mm 的型腔，用 T5（φ6）。不要直插，用螺旋（G03 同时 Z 移动）下刀。

X—

Y—

Z—

T—

S0

F0

—0:00

O0003
G21 G90 G17 G40 G49 G80
G54
T5 M06
S5000 M03
G00 X42. Y30.
G43 H5 Z30.
M08
Z1.
#1=0
WHILE [#1 GT -6] DO1
#1=#1-1.5
G03 X42. Y30. Z#1 I-2. J0. F300
END1
G03 X42. Y30. I-2. J0.
G01 X23. Y21. F500
X57.
Y25.
X23.
Y29.
X57.
Y33.
X23.
Y37.
X57.
Y39.
X23.
Y21.
X57.
Y39.
X23.
Y21.
G00 Z30.
M09
M30

4. 钻孔与攻丝（G81、G83、G84）

在 X15 Y15、X65 Y15、X65 Y45、X15 Y45 四处：定心（T2，深 2）→ 底孔 φ6.8（T3，深 18，G83）→ M8 攻丝（T4，深 14，G84）。

X—

Y—

Z—

T—

S0

F0

—0:00

O0004
G21 G90 G17 G40 G49 G80
G54
T2 M06
S2000 M03
G00 X15. Y15.
G43 H2 Z30.
M08
G99 G81 X15. Y15. Z-2. R2. F150
X65.
Y45.
G98 X15.
G80
T3 M06
S1800 M03
G00 X15. Y15.
G43 H3 Z30.
G99 G83 X15. Y15. Z-18. R2. Q3. F180
X65.
Y45.
G98 X15.
G80
T4 M06
S400 M03
G00 X15. Y15.
G43 H4 Z30.
G99 G84 X15. Y15. Z-14. R5. F500
X65.
Y45.
G98 X15.
G80
M09
M30

5. 用宏排孔（WHILE）

在 Y30 线上从 X10 到 X70 每隔 10 mm 钻 7 个 φ6.8 孔（深 10），用变量 #1 和 WHILE 循环 X。

X—

Y—

Z—

T—

S0

F0

—0:00

O0005
G21 G90 G17 G40 G49 G80
G54
T3 M06
S1800 M03
G00 X10. Y30.
G43 H3 Z30.
M08
#1=10
WHILE [#1 LE 70] DO1
G99 G81 X#1 Y30. Z-10. R2. F180
#1=#1+10
END1
G80
G00 Z30.
M09
M30

≡规格的看法

项目	含义	示例
工作台工作面尺寸、最大承载质量	可放置工件和夹具的台面大小，以及可承载的质量（均布载荷）。卧式按托盘工作面的大小区分机型^[6][8]兄弟注明：负载较重时，加速度和定位速度会改变	兄弟 S500Xd2：600×450 mm、250 kg（调整参数后 400 kg）。牧野 a51nx：托盘 400×400 mm、400 kg^[6][8]
X、Y、Z 移动量（行程）	各轴可移动的范围。立式还要看“工作台上表面到主轴端面的距离”（能否容纳工件高度加刀具长度）^[6]	S500Xd2：X500、Y450、Z300（或 380）mm，工作台上表面到主轴端面 180–480 mm。a51nx：X560、Y640、Z640 mm^[6][8]
主轴锥度（主轴端的公称号）	可装入刀柄的主轴孔的标准。BT（7/24 锥度）、HSK、CAT，以及双面约束（BIG-PLUS 等）。拉钉的形式也要匹配^[6][8]	兄弟：7/24 锥度 No.30，刀柄 MAS-BT30，拉钉 MAS-P30T-2，BT 双面约束（BIG-PLUS）为选配。牧野 a51nx：BT40，特殊规格 HSK-A63^[6][8]
主轴转速、主轴电机功率、扭矩	最高转速决定可用的刀具直径和材料。功率以“短时额定/连续额定”两个值标注，并随转速变化^[6][10]	S500Xd2：12,000 min⁻¹（选配 10,000 高扭矩、20,000、27,000），10.1/7.0 kW（10 分钟/连续），攻丝时上限 6,000 min⁻¹。MCR-A5CⅡ：26/22 kW（30 分钟/连续）^[6][10]
快速移动速度、切削进给速度	快速移动是定位的速度（影响非切削时间），切削进给是切削时的进给范围^[6][8]	S500Xd2：快速移动 50×50×56 m/min，切削进给 1–30,000 mm/min。a51nx：快速移动 60,000 mm/min（B 轴 45,000°/min），切削进给 1–50,000 mm/min^[6][8]
刀库容量、刀具最大直径/长度/质量、换刀时间	Tool To Tool 是更换刀具动作的时间，Chip To Chip 是从上一把刀具切削结束到下一把刀具开始切削之间的非切削时间。兄弟明确注明测量方法依据 JIS B 6336-9 和 MAS011-1987^[6][13]刀具的最大长度、直径、质量受转速、形状和重心限制，仅供参考（兄弟）	S500Xd2：14/21/28 把，刀具最大直径 110 mm，最大质量 3.0 kg（有总质量上限），T-T 0.6/0.7 秒，C-C 1.2–1.4 秒。a51nx：60 把（特殊规格 133、218、313 把），最大长度 430 mm，最大直径 φ70/170 mm，最大质量 12 kg^[6][8]
交换工作台（APC）、托盘搬运	加工过程中在另一个托盘上进行工件的装夹准备，然后交换并继续切削。多见于卧式。通过多层托盘库、搬运系统可扩展到长时间无人运转^[8][9]
定位精度、重复定位精度	要看是按哪个标准测得的值（ISO 230-2 的版本不同，数值的含义也不同）^[6]	S500Xd2：双向定位准确度 0.006–0.020 mm（ISO 230-2:1988），双向定位重复性小于 0.004 mm（ISO 230-2:2014）^[6]
NC 装置、控制轴数、最小设定单位	控制轴数（含附加轴＝回转工作台）、同时控制轴数、最小设定单位（0.001 mm 为标准，0.0001 mm 为选配的例子）、预读程序段数、可用功能（宏程序、刀具半径补偿等）^[6][7]

⌖坐标系与刀具补偿

X、Y、Z 为右手直角坐标系。一般的立式机床中，左右为 X，前后为 Y，上下为 Z^{[1][14][15][16]}
Z 是与主轴平行的轴。正方向是朝向主轴内部（刀具远离工件的方向）单一资料·仅供参考^[16]
机床坐标系：机床固有的坐标。机床坐标为 0 的位置是机械原点。参考点（基准点）是在机床坐标中确定的点，用 G28 返回。用于换刀位置等^[1][15]
工件坐标系：编写程序所用的坐标。工件坐标系偏置＝从机床坐标看工件原点的位置。用 G54–G59 从 6 个中选择，上电时为 G54^[1][15][19]
G53 只在该程序段内按机床坐标移动（例：G53 G49 Z0 使 Z 移到机械原点）^[4][20][14]
刀具长度补偿：各刀具长度不同，所以用 G43 把 H 号的补偿量加到 Z 上，使得可以按刀尖位置编程。补偿量要事先输入刀具补偿画面^[1][15][21]
刀具半径补偿：按零件形状（图纸尺寸）编写程序，使刀具按 D 号的补偿量（半径）向左（G41）或向右（G42）偏移。磨损和精加工余量可通过补偿量调整^[22][15][21]
编写程序时，要当作“刀具相对于静止的工件运动”。即使是工作台移动的机床，也要以从工件看刀具的运动来思考^[14][16]
绕 X、Y、Z 的旋转轴是 A、B、C。方向按右手定则确定（NIST：从该轴的＋侧看，逆时针为＋）^[15][14][16]
坐标系和运动符号的标准是 ISO 841:2001（2023 年确认）和内容相同的 JIS B 6310:2003（草案制定：日本规格协会、日本机床工业会）^[17][18]

⚙装夹准备（调试）

工件的固定：虎钳、卡盘、压板等。固定不当会影响安全和精度单一资料·仅供参考^[21]
找工件原点的方法：用寻边器、电子式测头（触发式测头）、指针等碰触端面或角，把该位置输入工件坐标系偏置（G54 等）单一资料·仅供参考^[21]
测头（工件测量测头）：在机床上测量工件的形状、大小和位置，使装夹准备自动化。可与补偿值自动更新结合使用单一资料·仅供参考^[23][21]
在机床上手动测量的方法：把刀具装到主轴上，在其与工件上表面之间夹一张纸，下降到纸仍能抽动的位置，把该位置登记为刀具长度（H）（Haas 的步骤）单一资料·仅供参考^[21]
机上刀具测量（对刀装置）：接触式（刀具接触测量装置。柱塞型、测头型）与非接触式（根据刀具遮挡激光束的瞬间求出刀具长度和直径）。两者都可用于检测刀具折断单一资料·仅供参考^[24]
对刀仪（机外测量）：在机床外测量刀具长度、刀具直径（视机型还有刀尖角、刀尖圆弧半径），再把数据传送给 NC。可减少停机测量的时间，防止手工输入错误和碰撞^[25][26]
每次换刀都放一个“安全的起始行”（例：G00 G90 G17 G40 G49 G54），不把上一把刀具的补偿和模式带到下一把刀具^[4][27]

→加工流程与程序的构成

程序由 3 部分构成：准备（工件坐标、选刀、刀具长度补偿、主轴与切削液、G90/G91）→ 切削（刀具路径与进给）→ 结束（退刀、停止主轴和切削液、移到可取出工件的位置）^[4][1]
工序示例：上表面面铣（面铣刀）→ 台阶、轮廓粗加工 → 精加工 → 槽。每把刀具都以 T_ M06、G43 H_、S_ M03、M08 开始，以 M09、M05 结束单一资料·仅供参考^[27]
钻孔顺序：为提高定位精度，先用中心钻（起始钻）定位 → 底孔钻 → 攻丝（或铰孔）单一资料·仅供参考^[28][29]
钻头的进给方式：一次钻到孔底（相当于 G81）、退到孔外的分步进给（相当于 G83）、只稍微退回的分步进给（相当于 G73）。分步进给可使切屑变短、防止缠绕，但冲击、磨损、发热和时间都会增加，所以要避免不必要的分步^[28][15][20]
开始分步进给的深度参考：OSG 的做法是直径 4–5 倍以内一次钻到底，Haas 则是孔深超过直径 3 倍时建议使用啄钻low^[28][22]
固定循环的选用：浅孔、中心孔用 G81，锪孔用 G82，深孔用 G73（断屑）、G83（排屑），右旋攻丝用 G84，铰孔、镗孔用 G85，停主轴后退出用 G86，精密镗孔用 G76（主轴定向停止后退让），最后用 G80^[15][30][20]

固定循环一览：钻孔固定循环、宏程序：用户宏程序入门

!常见失误与安全

原点搞错：工件坐标系编号错误（G54 与 G55 等）、偏置值输错。按 Haas 的步骤，多按一次 PART ZERO SET，Z 栏就会被写入数值，成为碰撞和 Z 轴报警的原因单一资料·仅供参考^[21][1]
忘记刀具长度补偿、号码错误：漏写 G43 H，或用了与刀具不符的 H 号，Z 的高度会偏移一个刀具长度。每次换刀都要写 G43 H_^[1][15][4]
G28 的写法：G90 G28 Z0 会经过工件坐标的 Z0，所以会撞到工件或夹具。要直接返回的话用 G91 G28 Z0，先返回 Z，再返回 X、Y^[1][30]
快速移动的碰撞：有的机型 G00 是各轴分别快移，轨迹不是直线（Siemens：用 G00 进行补偿的建立时，各轴以不同速度运动）。先把 Z 抬到安全高度，再移动 X、Y单一资料·仅供参考^[15][1]
固定循环保持 G99（返回 R 点）时，跨过夹具或台阶会撞上。只对需要跨越的孔改用 G98（返回初始点）。忘记 G80，下一次移动时会继续钻孔^[30][20][15]
刀具半径补偿的失误：在圆弧中建立或取消补偿、建立补偿的移动距离比刀具半径短、小于刀具半径的内侧 R、补偿平面内无移动的程序段连续出现 3 个以上^[22][15][20]
固定循环中的主轴旋转：Haas 的 G81、G86、G76 沿用前一个主轴指令，若仍是 M05，则不旋转就移动（造成碰撞）单一资料·仅供参考^[30]
漏写小数点：有的机型把 X100 读作 0.1 mm（视为最小设定单位的整数）。坐标和 G65 的参数要加小数点^[15][31]
切屑：立式切屑容易堆积在上表面，刀具啃到切屑会造成损伤、折断。深孔要用分步进给以防缠绕单一资料·仅供参考^[3][28]
切削液：用 M08 打开，在换刀或加工结束时用 M09 关闭。安全和清扫的详细内容见保养页面（不要向主轴锥度吹气，机内作业的注意事项等）^[4][27]
第一次运行的程序，要用图形（轨迹绘制）确认。示例程序也没有确定刀具、补偿、材料和夹具^[32][1]

↗学习顺序

了解机床构成和轴的方向工作台、主轴、ATC、刀库，X、Y、Z 的方向，机床坐标与工件坐标
读懂程序的格式程序段、字、地址，模态与非模态，准备、切削、结束的 3 部分构成
用 G00、G01、G02/G03 编写路径定位、直线、圆弧（R 与 I/J 的区别）。在模拟器中绘制轨迹来确认
设定坐标和补偿G54 的工件原点，G43 H 的刀具长度补偿，G28 的原点复归（返回参考点）
体验装夹准备用虎钳固定，用寻边器、测头找原点，刀具长度的测量方法（机上、机外）
用固定循环钻孔G81、G83、G84，G98/G99，G80。切削条件用计算器求
用刀具半径补偿切削轮廓G41/G42 的左右，建立与取消的规则，用补偿量调整尺寸
子程序与宏程序，走向 CAM用 M98/M99、G65 重复同一形状，变量与 WHILE。复杂形状用 CAD/CAM

ƒ常用公式

攻丝的进给

F = S × P

F：进给速度（mm/min）
S：主轴转速（min⁻¹）
P：螺距（mm）

例：S1000、P1.0 → F1000^[15][20][30]

工件坐标与机床坐标的关系（可画成图）

机床坐标 = 工件坐标的指令值 + 工件坐标系偏置（+ G92 的偏移）

工件坐标系偏置：从机床坐标看工件原点（mm）

例：G54＝(10,10)，G54 X100 Y100 → 机床坐标 (110,110)^[1][15]

刀具长度补偿（可画成图）

实际控制的 Z = 指令 Z + H（G43）

H：刀具长度补偿量（mm）

例：H＝−3.0，G43 Z−20. → −23.000^[15][1]

📚参考资料

于 2026-10-14 核实了机床、数控装置、刀具、测量仪器厂商的公开资料，大学和公共机构的教材以及标准的书目信息。G/M 代码的细节规定（退刀量、单位、补偿的生效时机）因机床和数控装置而异，请对照您所用机床的说明书加以确认。

MACHINING CENTER加工中心

▦加工中心的种类

立式加工中心Vertical machining center (VMC)

卧式加工中心Horizontal machining center (HMC)

龙门式加工中心（含五面加工机）Double-column (bridge / gantry) machining center

车铣复合加工机Multi-tasking machine (mill-turn)

小型加工中心（30 号锥度、钻攻中心）Compact machining center / drill-tap center

五轴控制加工中心5-axis machining center

主轴锥度号与机床大小Spindle taper size

▶NC 模拟器：编写 G 代码，试着切削

✓练习题（按图纸切削到位即合格）

1. 铣外轮廓（G01、刀补）

2. 带圆角的外轮廓（G02、G03）

3. 型腔（螺旋下刀）

4. 钻孔与攻丝（G81、G83、G84）

5. 用宏排孔（WHILE）

≡规格的看法

⌖坐标系与刀具补偿

⚙装夹准备（调试）

→加工流程与程序的构成

!常见失误与安全

↗学习顺序

ƒ常用公式

攻丝的进给

工件坐标与机床坐标的关系（可画成图）

刀具长度补偿（可画成图）

⇄相关页面

📚参考资料