FANUC 矩形沟槽循环程序详解

本文用一段尽可能短、又便于学习的 FANUC 程序，让刀具沿矩形路径持续运动，并在每完成一圈后自动把加工件数加 1。示例主要面向 CNC GUIDE 模拟器教学，用于观察坐标变化、进给倍率、循环返回和系统变量的执行效果。

图示说明：总览图汇总了顶视路径、侧视深度、工艺参数、加工步骤、循环流程和精简示例程序，便于先建立整体理解。

安全提示

本文程序用于模拟器教学，不包含真实加工所需的主轴启动、冷却液、刀具长度补偿、刀具半径补偿和完整安全检查。真实机床运行前必须结合机床厂家说明书、夹具状态、刀具状态和现场安全规范重新验证。

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1. 这段程序最终加工出什么

这段程序不会把矩形内部全部铣空。

它只让刀具中心沿一个 40 × 30 mm 的矩形走一圈，因此最终效果是一条封闭的矩形沟槽。

• 刀具中心路径：40 × 30 mm
• 加工深度：2 mm
• 建议演示刀具：D10 平底立铣刀
• 沟槽宽度：约等于刀具直径，即约 10 mm
• 沟槽四个拐角：由刀具半径形成圆角
• 矩形内部：仍然保留原材料，不会被整体铣掉

重要区别

• 走一圈：加工矩形沟槽。
• 多圈逐步向内偏移：才能把矩形内部铣空，形成矩形凹腔。

加工后的矩形沟槽示意

图示说明：D10 平底立铣刀沿矩形中心线走一圈后，在工件上形成约 40 × 30 mm 中心线尺寸的矩形沟槽，起点位于 X0 Y0。

┌──────────────────────────────┐
│                              │
│   ┌──────────────────────┐   │
│   │      内部材料保留      │   │
│   └──────────────────────┘   │
│                              │
└──────────────────────────────┘

示意说明：刀具只沿矩形中心线走一圈，形成封闭沟槽；矩形内部材料仍然保留。

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2. 最终精简程序

%
O1000(RECTANGLE LOOP DEMO)
(TOOL PATH 40X30 DEPTH 2)

G21 G17 G40 G49 G80 G90 G94 G54
#3901=0(PART COUNT RESET)

G00 Z5.(SAFE HEIGHT)
G00 X0.Y0.(START POINT)

N10 G01 Z-2.F300.(PLUNGE)
G01 X40.Y0.F600.(EDGE 1)
Y30.(EDGE 2)
X0.(EDGE 3)
Y0.(EDGE 4)

G00 Z5.(RETRACT)
#3901=#3901+1(PART COUNT +1)
G04 X2.(WAIT 2 SECONDS)
M99 P10(RETURN TO N10)

%

这是一段用于 CNC GUIDE 学习和观察坐标变化 的演示程序。它故意没有加入换刀、主轴启动、冷却液、刀具长度补偿和刀具半径补偿，以便先理解最基本的坐标运动、进给、循环和计数。

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3. 坐标和加工路线

程序采用绝对坐标 G90，并约定：

位置	坐标
工件上表面	Z0
安全高度	Z5
加工深度	Z-2
矩形起点	X0 Y0
第一角	X40 Y0
第二角	X40 Y30
第三角	X0 Y30
返回起点	X0 Y0

刀具中心的俯视路径如下：

             X40 Y30
       ④ <──────── ③
       │             ↑
       │             │
       ↓             │
X0 Y0 ① ─────────> ② X40 Y0

运动顺序：

1. 刀具先到安全高度 Z5。
2. 快速移动到矩形起点 X0 Y0。
3. 以 F300 下刀到 Z-2。
4. 以 F600 沿矩形四条边运动。
5. 完成一圈后抬刀到 Z5。
6. 加工件数加 1。
7. 暂停 2 秒。
8. 返回 N10，自动开始下一圈。

坐标系和路径示意

图示说明：工件上表面定义为 Z0，安全高度为 Z5，加工深度为 Z-2，矩形路径从 X0 Y0 起点开始。

Z+
↑
│      安全高度：Z5
│      ─────────
│
│      工件表面：Z0
│      ─────────
│
│      加工深度：Z-2
│      ─────────
└────────────────→ X+

示意说明：程序先在安全高度移动到起点，再下刀到 Z-2，随后沿 XY 平面完成矩形路径。

图示说明：蓝色虚线表示 G00 快速定位和抬刀，红色实线表示 G01 切削进给；程序依次完成下刀、四边加工和抬刀。

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4. 逐行解释

4.1 程序开始和程序号

%
O1000(RECTANGLE LOOP DEMO)
(TOOL PATH 40X30 DEPTH 2)

%

程序文件的开始标记。文件末尾也放一个 %，表示程序文件结束。

O1000

程序号为 1000。

传统 FANUC 程序通常使用：

O + 数字

例如：

O0001
O0100
O1000

当前 CNC GUIDE 也支持 <SAMPLE>、<Woody001> 这样的程序名，但为了兼容传统 FANUC 习惯，这里使用 O1000。

括号内容

(RECTANGLE LOOP DEMO)
(TOOL PATH 40X30 DEPTH 2)

括号中的内容是注释，不参与执行。

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4.2 初始化加工状态

G21 G17 G40 G49 G80 G90 G94 G54

这一行一次设置多个模态状态：

指令	作用
G21	使用毫米作为长度单位
G17	选择 XY 平面
G40	取消刀具半径补偿
G49	取消刀具长度补偿
G80	取消钻孔等固定循环
G90	使用绝对坐标编程
G94	进给速度单位为 mm/min
G54	使用第一工件坐标系

其中最容易理解错的是 G90。

在 G90 下：

X40.

表示移动到绝对坐标 X=40，而不是在当前位置基础上再移动 40 mm。

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4.3 加工件数清零

#3901=0(PART COUNT RESET)

#3901 是 FANUC 的加工件数系统变量。

这一行把加工件数清零：

#3901 = 0

它只在程序首次从头启动时执行一次。

后面的循环使用：

M99 P10

直接跳回 N10，不会再次执行这条清零指令。

如果 CNC GUIDE 在这里出现宏变量相关报警，可以暂时删除所有包含 #3901 的两行。程序仍然可以循环，只是不再自动增加加工件数。

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4.4 抬刀到安全高度

G00 Z5.(SAFE HEIGHT)

G00 表示快速定位。

这一行让 Z 轴快速移动到：

Z = 5 mm

因为工件上表面定义为 Z0，所以 Z5 表示刀尖位于工件上表面上方 5 mm。

先抬 Z，再移动 X、Y，是为了降低刀具横向快速移动时碰撞工件的风险。

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4.5 快速到达矩形起点

G00 X0.Y0.(START POINT)

刀具保持在 Z5 安全高度，快速移动到：

X = 0
Y = 0

这里是矩形路径的左下角，也是每一圈加工的起点。

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4.6 循环起点和下刀

N10 G01 Z-2.F300.(PLUNGE)

这一行可拆成四部分：

内容	含义
N10	程序段编号 10
G01	直线切削进给
Z-2.	移动到绝对坐标 Z=-2
F300.	进给速度 300 mm/min

刀具从：

Z5

下降到：

Z-2

总移动距离是 7 mm。

理论下刀时间：

7 ÷ 300 × 60 = 1.4 秒

N10 是循环返回点。每完成一圈后，程序会通过 M99 P10 回到这里。

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4.7 加工第一条边

G01 X40.Y0.F600.(EDGE 1)

刀具从：

X0 Y0

移动到：

X40 Y0

也就是沿 X 正方向移动 40 mm。

这一行同时把轮廓加工速度改为：

F600 mm/min

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4.8 加工第二条边

Y30.(EDGE 2)

由于 G01 和 F600 都是模态指令，所以不必在每一行重复。

刀具从：

X40 Y0

移动到：

X40 Y30

这一行没有写 X，因此 X 保持在 40。

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4.9 加工第三条边

X0.(EDGE 3)

刀具从：

X40 Y30

移动到：

X0 Y30

这一行没有写 Y，因此 Y 保持在 30。

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4.10 加工第四条边

Y0.(EDGE 4)

刀具从：

X0 Y30

移动到：

X0 Y0

至此，矩形四条边加工完成，刀具回到原来的起点。

图示说明：顶视图中红色实线为切削路径，刀具中心依次经过 X0 Y0、X40 Y0、X40 Y30、X0 Y30，并回到 X0 Y0。

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4.11 抬刀

G00 Z5.(RETRACT)

刀具从加工深度：

Z-2

快速抬到：

Z5

因为刀具已经回到 X0 Y0，所以抬刀后可以安全开始下一圈。

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4.12 加工件数加一

#3901=#3901+1(PART COUNT +1)

这相当于：

当前加工件数 = 当前加工件数 + 1

例如当前件数为 7：

#3901 = 7 + 1
#3901 = 8

因此每完成一圈，CNC 屏幕上的加工件数就会增加 1。

这里把“完成一圈矩形沟槽”视为“完成一件”。

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4.13 暂停两秒

G04 X2.(WAIT 2 SECONDS)

G04 表示暂停。

X2. 表示暂停约 2 秒。

暂停的作用：

1. 方便观察加工件数已经增加。
2. 让两次循环之间有清晰间隔。
3. 便于学习程序执行节奏。

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4.14 返回循环起点

M99 P10(RETURN TO N10)

这条指令让程序返回到：

N10

因此程序不会结束，而是形成无限循环：

N10 下刀
→ 加工四条边
→ 抬刀
→ 件数加 1
→ 暂停 2 秒
→ 返回 N10

只需点击一次循环启动 CST，程序就会一直重复运行，直到手动停止或复位。

图示说明：每完成一圈矩形路径后，程序抬刀、暂停、加工件数加 1，再通过 M99 返回循环起点继续执行。

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5. 每一圈需要多长时间

矩形周长：

40 + 30 + 40 + 30 = 140 mm

XY 轮廓使用：

F600 mm/min

理论轮廓时间：

140 ÷ 600 × 60 = 14 秒

下刀距离为 7 mm，下刀速度为：

F300 mm/min

理论下刀时间：

7 ÷ 300 × 60 = 1.4 秒

程序还会暂停 2 秒，因此理论总时间约为：

14 + 1.4 + 2 = 17.4 秒

再考虑快速移动、轴加减速和系统处理时间，实际大约为：

18～20 秒/圈

前提是操作面板中的进给倍率为 100%。

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6. 进给倍率会怎样影响运行

程序中的：

F300.
F600.

是编程进给速度。

操作面板上的进给倍率会在此基础上再次调整实际速度。

例如程序执行 F600：

面板进给倍率	实际进给速度
100%	约 600 mm/min
50%	约 300 mm/min
25%	约 150 mm/min
0%	0 mm/min，坐标停止变化

当倍率为 0% 时，会出现一种容易误判的现象：

• 程序显示已经启动；
• 运行时间继续增加；
• 当前程序处于 STRT 或 MTN；
• 但坐标停在某条 G01 指令上不动；
• 屏幕上的实际 F 显示为 0。

这不是程序没有运行，而是切削进给被倍率锁在 0%。

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7. 刀具中心路径不等于沟槽外形尺寸

程序写的是：

40 × 30 mm

它表示的是刀具中心线形成的矩形尺寸，不是最终沟槽的外边界尺寸。

假设使用 D10 立铣刀：

• 刀具半径为 5 mm；
• 沟槽宽度约为 10 mm；
• 刀具中心线两侧各切削约 5 mm；
• 四个拐角会形成约 R5 的圆角。

因此，在不使用刀具半径补偿的情况下，不能简单把这段程序理解成“加工出外形正好为 40 × 30 mm 的槽”。

这也是程序中加入：

G40

并明确说明“不考虑刀补”的原因。

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8. 为什么矩形内部不会被铣掉

程序中的 XY 运动只有四条直线：

G01 X40.Y0.
Y30.
X0.
Y0.

刀具只沿矩形边界走一圈。

矩形中间没有任何走刀指令，因此中间的材料不会被切除。

要铣成完整矩形凹腔，需要增加多圈向内偏移的路径，例如：

外圈
→ 向内偏移一段距离
→ 第二圈
→ 再向内偏移
→ 第三圈
→ 持续到中心区域全部覆盖

还可以使用：

• 往复式平行走刀；
• 螺旋式向内走刀；
• CAM 软件生成的口袋加工路径；
• FANUC 宏程序自动计算多圈路径。

这些都不属于当前“最精简示例程序”的范围。

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9. CNC GUIDE 中的运行步骤

9.1 导入或输入程序

把程序保存为文本文件，或在 CNC GUIDE 中创建 O1000 并输入程序。

9.2 设置为当前主程序

在程序目录中：

1. 把光标移动到 O1000。
2. 点击“操作”。
3. 选择“主程序”或“主程序选择”。
4. 确认屏幕顶部显示 O1000。

9.3 解除急停

如果屏幕底部显示：

--EMG--

需要：

1. 点击 I/O 面板中的 ESP，释放急停。
2. 按实体面板上的 RESET。
3. 确认 --EMG-- 消失。

9.4 设置进给倍率

确认右侧 I/O 面板中的 FOV 组合不是 0%。

测试时建议使用：

100%

也可以先使用较低倍率，观察坐标变化。

9.5 启动程序

1. 点击 AUTO，进入自动运行模式。
2. 确认 SSBK 单程序段没有开启。
3. 点击 CST，即 Cycle Start。
4. 观察 X、Y、Z 坐标和加工件数变化。

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10. 正常运行时应该看到什么

启动后，坐标变化大致如下：

Z：5 → -2
X：0 → 40
Y：0 → 30
X：40 → 0
Y：30 → 0
Z：-2 → 5

随后：

加工件数 +1
暂停 2 秒
重新下刀

循环过程中：

• X 会在 0 和 40 之间变化；
• Y 会在 0 和 30 之间变化；
• Z 会在 5 和 -2 之间变化；
• 加工件数每圈增加 1；
• 运行时间持续增加；
• 程序不会执行 M30 结束。

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11. 如何停止

正常暂停

使用：

Feed Hold / CSP

它会暂停当前进给运动。

终止循环

按：

RESET

它会终止当前程序运行，并解除程序的循环状态。

紧急情况

使用：

ESP

急停只用于紧急停止，不建议把它当作普通的程序停止按钮。

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12. 常见问题

12.1 程序运行时间增加，但坐标不动

最常见原因是进给倍率为 0%。

检查：

屏幕实际 F 是否为 0 mm/min
右侧 FOV 是否设置为 0%

程序可能已经执行完 G00 快速定位，并停在：

G01 Z-2.F300.

等待非零的切削进给倍率。

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12.2 运行到 #3901 时报警

可能是当前配置没有启用相关宏变量功能。

先删除：

#3901=0
#3901=#3901+1

程序仍可循环，只是加工件数不会自动增加。

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12.3 程序只执行一行就停

检查是否开启了：

SSBK

它表示单程序段。开启后，每执行一段程序都需要重新按一次循环启动。

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12.4 点击 CST 后完全不运行

检查：

• 是否处于 AUTO 模式；
• 是否仍有 --EMG--；
• 是否存在其他报警；
• 当前主程序是否为 O1000；
• CSP 是否处于停止状态；
• 进给倍率是否为 0%。

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12.5 为什么程序没有主轴启动

当前程序是坐标运动教学程序，故意没有加入：

T1 M06
S2000 M03
M08
G43 H01

原因是这些指令可能依赖：

• 换刀完成信号；
• 主轴启动完成信号；
• PMC 配置；
• 刀具长度补偿值；
• 冷却液控制信号。

加入后会增加初学时的变量和报警可能。

先把坐标、进给、循环和计数理解清楚，再逐步加入完整机床动作更合适。

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13. 这段程序适合学习哪些基础概念

通过这段短程序，可以同时理解：

1. O1000：传统 FANUC 程序号。
2. G90：绝对坐标。
3. G00：快速定位。
4. G01：直线切削进给。
5. F：编程进给速度。
6. G54：工件坐标系。
7. N10：程序段编号。
8. G04：暂停。
9. #3901：加工件数变量。
10. M99 P10：返回指定程序段并循环。
11. 模态指令：为什么后续行可以省略 G01 和 F600。
12. 进给倍率：程序速度和面板倍率之间的关系。
13. 刀具中心路径与实际加工轮廓的区别。

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14. 用一句话理解整段程序

刀具从安全高度移动到矩形左下角，下刀 2 mm，以 600 mm/min 沿 40 × 30 mm 的矩形中心线走一圈，抬刀、件数加 1、等待 2 秒，然后自动重复。

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15. 安全提醒

这段程序主要用于 CNC GUIDE 模拟器教学。

真实机床运行前，必须确认：

• G54 工件坐标系设置正确；
• 刀具和工件位置正确；
• Z0 确实是工件上表面；
• Z5 有足够安全空间；
• Z-2 不会碰撞夹具；
• X、Y 路径位于工件材料范围内；
• 刀具已经正确装夹并启动主轴；
• 使用单段、空运行和低倍率完成首次验证；
• 程序没有因无限循环造成无人值守运行。

当前示例没有刀具长度补偿和主轴控制，不能不经修改直接用于真实加工。学习时建议先在 CNC GUIDE 中确认坐标路径、循环逻辑和加工件数变化，再逐步加入换刀、主轴、冷却液、刀补和退出条件，形成适合具体机床的完整加工程序。