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工学専門実験・演習Ⅰ(C)
NC工作機械のプログラミングと
CAEシミュレーション技術を
用いた切削加工の最適化
NCプログラミングの説明
指導教員：河端裕教授
担当T.A.：２M 岡本淳志
１M 彦坂道春
1
教科書 p50 を参照
NCプログラミングの概要
●プログラムの命令形式
Nnnnn Gnn X±nnn.nnn Z±nnn.nnn Fnnnn Snnnn Tnnnn Mnn ；
EOB
座標語
準備機能
シーケンス番号
補助機能
工具機能
主軸機能
送り機能
2
教科書 p51 を参照
●命令ワードの種類と用途
機能名
命令ワード
機能
プログラム番号
O
プログラム番号（最大4桁）の指定
シーケンス番号
N
ブロック・シーケンス番号（最大4桁）の指定
準備機能
G
作業種類の指示
座標語
X，Z
U，W
I，K
R
C, R
移動軸と移動座標（mm又はμm）
移動軸と移動距離（mm又はμm）
円弧の始点から見た円弧中心までの距離（mm又はμm）
円弧の半径（mm又はμm）
面取り量またはコーナーR（mm又はμm）
送り機能
F
送り量（mm/rev）の指定
主軸機能
S
主軸回転数（rpm）又は切削速度（m/min）の指定
工具機能
T
工具の選択と工具形状オフセットテーブル，摩耗オフセッ
トテーブルの工具番号の指定
補助機能
M
機械側シーケンスの制御
ドウェル
P，U，X
ドウェル時間の指定(mS または S)
プログラム番号の指定
P
サブルーチン呼び出し時のプログラム番号と呼び出しの
繰り返し回数を指定
シーケンス番号の指定
P，Q
複合固定サイクルが参照するプログラム領域の始点，終
3
点におけるブロックシーケンス番号を指定
●主要な命令ワードとその働き
教科書 p52 を参照
準備機能（G機能）のグループ
（1）工具の運動方式に関する指定
G00
早送り・位置決め移動
G01
ジョグ送り・直線補間移動
G02
ジョグ送り・円弧補間運動（右回転）
G03
ジョグ送り・円弧補間運動（左回転）
（2）主軸回転制御に関する指定
G96
周速一定制御 (m/min)
G97
回転一定制御 (rpm)
4
（3）送り制御に関する指定
G98
毎分送り
G99
毎回転送り (mm/rev)
(mm/min)
（4）工具刃先半径補正に関する指定
G40
刃先半径補正キャンセル
G41
刃先半径補正左側
G42
刃先半径補正右側
5
（5）ノンモーダルな機能（そのブロックだけで有効な）機能の
呼び出し
G04
ドウェル時間（移動休止時間）の指定
G28
レファレンス点（機械座標原点）への復帰を指示
G50
主軸最高回転数を指定及びプログラムによるワーク座標系の設定
G70
複合固定サイクルの「仕上げサイクル」開始を指示
G71
複合固定サイクルの「外径・内径荒削りサイクル」開始を指示
G72
複合固定サイクルの「端面荒削りサイクル」開始を指示
G73
複合固定サイクルの「閉ループ切削サイクル」開始を指示
G74
複合固定サイクルの「端面突切りサイクル」開始を指示
G75
複合固定サイクルの「外径・内径突切りサイクル」開始を指示
G76
複合固定サイクルの「複合ねじ切りサイクル」開始を指示
6
教科書 p53 を参照
補助機能（M機能）
機能
Mコード
（1）
M00
M01
M02
M30
プログラムストップ（プログラム実行の一時停止）
プログラムオプショナルストップ
（オプショナルストップキーがONの時，プログラム実行が一時停止）
エンドオブプログラム
（プログラムの実行停止と作業中の機能の停止）
エンドオブプログラム
（プログラムの実行停止，作業中の機能の停止，プログラムの頭出し）
（2）
M03
M04
M05
主軸正転起動
主軸逆転起動
主軸停止
（3）
M08
M09
クーラント（切削油）供給
クーラント停止
（4）
M98
M99
サブプログラム呼び出し
メインプログラムへの復帰
7
教科書 p54-55 を参照
機械座標系とワーク座標系
●機械座標系
・機械に唯一存在する位置が不変な座標系．
・任意の座標系に基づく移動は一旦機械座標系の座標値に置
き換えられて制御される．
・機械座標系は，電源投入後，機械原点復帰（リファレンス点復
帰）を行うことにより自動的に確立される．
8
80
タレット
390
機械座標原点
（リファレンス点）
145
寸法はTMC – 15の値
9
教科書 p56-60 を参照
●ワーク座標系
被削材を加工するために使用する座標系．
①G50を使用する方法
・・・プログラム内でワーク座標系を設定
（ほとんど使用されない）
②Tコードを使用する方法・・・あらかじめワーク座標系の原点位置
を工具形状オフセットテーブルに登
録し，Tコードで呼び出す．
10
①G50を使用するワーク座標の設定
X
OFGZ
（Z軸ジオメトリオフセット）
Z
OFGX（X軸ジオメトリオフセッ
ト）
ワーク座標原点
G50 X（OFGX） Z（OFGZ）
（X軸は直径）
11
②Tコードを使用するワーク座標の設定
Tコードは，使用すべき工具を選択するのと同時に，ジオメトリ・
オフセット機能やウェア・オフセット機能を用いて，自動的にワーク
座標系を設定したり，工具刃先の摩耗に伴う工具寸法の補正を
行うことができる．Tコードのフォーマットを以下に示す．
T nn nn
工具番号
ジオメトリ・オフセット番号
ウェア・オフセット番号
12
ワークシフトとジオメトリ・オフセットを用いたワーク原点の設定
機械座標原点
WKSZ （ワークシフト）
218.928
X
OFGZ
（Z軸ジオメトリオフセット）
Z
OFGX（X軸ジオメトリオフセッ
ト）
ワーク座標原点
13
（ウェアオフセットテーブル）
（OFWX）
（OFWZ）
（OFWR）
（OFT）
ウェア
オフセット番号
X軸ウェア
オフセット量
Z軸ウェア
オフセット量
刃先Rウェア
補正量
仮想刃先番号
W 01
‐0.040
‐0.020
0
3
W 02
0.060
‐0.030
0
2
（ジオメトリオフセットテーブル）
（OFT）
（OFGX）
（OFGZ）
（OFGR）
ジオメトリ
オフセット番号
X軸ジオメトリ
オフセット量
Z軸ジオメトリ
オフセット量
刃先Rジオメトリ
補正量
仮想刃先番号
G 01
‐100.196
3.450
0.8
3
G 02
‐205.479
78.267
0.8
2
14
基本的な工具移動経路
リファレンス点
（2）加工面までのアプローチ（Z軸），
切削油ON，刃先半径補正ON（G41，G42）
（7）リファレンス点への復帰（Z軸）
（3）加工面までの
アプローチ（X軸）
（6）リファレンス点への復帰（X軸）
（1）回転モード（回転数一定，
周速一定）の選択，
工具の選択・摩耗オフセットON，
回転数or切削速度の指定
（5）加工面からの離脱，刃先半径補正OFF（G40），
摩耗オフセットOFF，切削油OFF
（4）切削加工開始（送り速度指定，固定サイクルの指定）
＋X
15
＋Z
教科書 p60-64を参照
工具移動命令
●位置決めモード（G00）
G00 X・・・ Z・・・（アブソリュート指令）
G00 U・・・ W・・・（インクリメンタル指令）
例）
X（直径値）
150
始点
NCプログラム
G00 Z50.
X50.
50
終点
50
200
Z
上記の命令により，早送りで位置決め
を行うことができる．
16
教科書 p61 を参照
●直線補間モード（G01）
G01 X・・・ Z・・・ F・・・（アブソリュート指令）
G01 U・・・ W・・・ F・・・（インクリメンタル指令）
例）
X（直径値）
終点
NCプログラム
G01 Z150. F0.1
250
X150. Z100.
150
50
Z50.
X250.
始点
50 100 150 200
Z
17
●円弧補間（G02，G03）
教科書p62～p64を参照
G02 X・・・ Z・・・ I・・・ K・・・ F・・・
G03 U・・・ W・・・ R・・・
2
3
1
指定内容
アブソリュート指令
X,Z ワーク座標系での終点の座標
インクリメンタル指令
U,W 始点から終点までの距離
始点から中心までの距離
④ 送り速度
意味
G03 反時計回り
② 終点の位置
円弧の半径
指
令
G02 時計回り
① 回転方向
③
4
I,K
始点から中心までの距離（半径）
R
円弧の半径
F
18
円弧に沿った速度 (mm/rev)
例）
X（直径値）
X（直径値）
80
終点
80
K
60
50
終点
R
I
始点
85
100 111.180
NCプログラム
50
Z
（円弧中心までの距離を用いた場合）
始点
85
100
Z
（円弧半径を用いた場合）
G02 X80. Z85. I10. K-11.18 F0.1
G02 X80. Z85. R15. F0.1
G02 U20. W-26.18 I10. K-11.18 F0.1
G02 U30. W-15. R15. F0.1
19
刃先半径補正（G40，G41，G42）
教科書 p64-69 を参照
実際の加工形状（刃先半径補正しない場合）
R
プログラムで指定した加工形状
仮想刃先点
20
刃先半径補正（G40，G41，G42）
教科書 p64-69を参照
図面通りの加工形状（刃先半径補正した場合）
実際の加工形状（刃先半径補正しない場合）
加工点
R
G42で補正した工具経路
仮想刃先点
21
刃先半径補正を行うには，工具移動経路の進行方向に対して工具
の刃先半径中心をオフセットする方向を指定しなければならない．
G41
G42
G42
G41
22
スタートアップ・ブロックのオフセット動作
仮想刃先点
R
実際の経路
プログラムで用いた経路
（G00 G42 X60. Z5.）
5
φ60
次の経路の加工点
ワーク原点
23
オフセット・キャンセルブロックの動作
実際の経路
R
プログラムで用いた経路
（G00 G40 U10. W10. T0100 ）
R
R
仮想刃先点
24
複合固定サイクルの機能と名称
サイクル名
教科書 p77 を参照
機能
Gコード
備考
仕上げ作業
G70
仕上げサイクル
荒削り作業
G71
G72
G73
外径・内径荒削りサイクル区域切削
端面荒削りサイクル
区域切削
閉ループ切削サイクル
鋳物などの成形品の加工
突切り作業
G74
G75
端面突切りサイクル
ドリル作業にも使用
外径・内径突切りサイクル
ねじ切り作業
G76
複合ねじ切りサイクル
輪郭仕上げ切削に使用
25
教科書 p78-81 を参照
複合固定サイクル
●外径・内径荒削りサイクル（G71）・・・・・・・区域切削
B
A
C
e
Δd
Δw
プログラムで指令した
仕上げ形状
Δu/2
A’
Δw
26
教科書 p79を参照
プログラムの形式
G71 U(Δd) R(e)
G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t)
N(ns) ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・F(f)
仕上げ形状ブロックの定義
・・・・・・・・・・・・S(s)
・・・・・・・・・・・・T(t)
・・・・・・・・・・・・・・・
N(nf) ・・・・・・・・・・
Δd ：切込み量（半径指定），符号なし
e
：逃げ量（半径指定），符号なし
ns ：仕上げ形状のブロック群の最初のブロック・シーケンス番号
nf ：仕上げ形状のブロック群の最後のブロック・シーケンス番号
Δu ：仕上げ代のX軸方向のオフセット量と方向（直径指定）
Δw ：仕上げ代のZ軸方向のオフセット量と方向
27
加工例
●NCプログラム
N100 G96 T0101 S＿
30
N110 G00 G42 Z4. M08
C1
N120
X70.
N130 G71 U1.5 W0.5
N140 G71 P150 Q190 U0.2 W0.1 F0.2 S＿
C1
N150 G00 X30. S＿
N160 G01 X40. Z ‐1. F0.1
φ70
φ40
N170
Z-30.
N180
X68.
N190
X74. Z ‐33.
仕上げ形状
ブロックの定義
28
教科書 p79-81を参照
●仕上げサイクル（G70）・・・・・・・輪郭仕上げ切削
G71，G72，G73で区域切削を行った後，G70命令を用いて最
終仕上げ切削を行う．G70の指令形式は次のようになる．
G70 P(ns) Q(nf)
ns ：G71，G72，G73で用いた仕上げ形状部ブロックの最初のブロック・シーケン
ス番号
nf ：仕上げ形状部ブロックの最後のブロック・シーケンス番号
29
加工例
●NCプログラム
N100 G96 T0101 S＿
N110 G00 G42 Z4. M08
N120
X70.
N130 G71 U1.5 W0.5
N140 G71 P150 Q190 U0.2 W0.1 F0.2 S＿
N150 G00 X30. S＿
N160 G01 X40. Z ‐1. F0.1
N170
Z-30.
N180
X68.
N190
X74. Z ‐33.
仕上げ形状
ブロックの定義
N200 G70 P150 Q190
φ70
φ40
外径荒削りサイクルで指定した
仕上げ形状ブロックを用いる．
30
教科書 p84-87 を参照
●複合ねじ切りサイクル（G76）
ねじ切り作業は，主軸の回転に同期した送りで工具を移動させね
ばならない．この目的のため，ねじ切り専用の命令が準備されてい
る．ここでは，最も便利な複合ねじ切りサイクル（G76）について説明
する．
31
A
E
＋X
U/2
＋Z
B
(X_，
Z_ )
d
k
D
r
C
W
ワーク 32
複合ねじ切りサイクルの切込み方法の詳細
刃先
d
1回目
d n
k
n回目
α
33
複合ねじ切りサイクル（G76）の命令形式
教科書 p84-87を参照
G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) R(α)
G76 X(x)
Z(z) R(i) P(k) Q(d) F(l)
U(u) W(w)
m ：仕上げ工程における切込み繰り返し回数（01～99）
r ：ねじの切り上げ加工区間の長さ
ねじのリードをlとすると，切り上げ区間の長さは0.01～9.91まで0.11刻みで指
定できる．指定には2桁の数値を用い，‘0.1’は‘01’，‘9.9’は‘99’のように表
現する．
a ：ねじ山の角度
80°,60°,55°，30°，29°，0°の6種類選択できる．角度の数値をそのま
ま2桁で記述する．
34
複合ねじ切りサイクル（G76）の命令形式
G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) R(α)
G76 X(x)
Z(z) R(i) P(k) Q(d) F(l)
U(u) W(w)
dmin ：最小切込み量
α
：仕上げ工程における仕上げ代
x,z ：D点の座標（xは直径指定）
u,z ：A→Dの座標増分値（uは直径指定）
i
：ねじ部の前端と後端における半径差（前端の半径－後端の半径）
k
：ねじの高さ（X軸方向の高さを半径値で指定，符号なし）
d
：第1回目の切込み量（半径値で指定，符号なし）
l
：ねじのリード
35
ねじ切りのパラメータの設定
●仕上げ工程における切込み繰り返し回数は2回とする．
●ねじの切り上げ区間とは不完全ねじ部のことである．
●最小切込み量は，0.05mmとする．
H
8
●仕上げ工程における仕上げ代は，0.1mmとする．
めねじ
X＝（おねじの外径）‐2×H2
H3
H2
H1
H
4
＞おねじの場合
H
●X座標の計算は以下のようにする．
（H2＝1.25），おねじの外径（JIS B0207）
おねじ
P
＞めねじの場合
X＝（ねじの下穴径）+2×H3 +α
（H3＝1.16，α＝0.05），ねじの下穴径（JIS B1004）
●ひっかかり率は85％
●第1回目の切込みは，0.35mm
36
ねじ切りに必要な加速区間δ1,減速区間δ2
δ2＝ L（リード）×N（回転数）／ 1800（mm）
δ1＝ 3.2 × δ2 （mm）
L × N ≦ 4800
δ2
δ1
+X
37
+Z
加工例
M40×2.0
●NCプログラム
N100 G97 T0606 S＿
N110 G00 Z4. M08
N120
X50.
N130 G76 P020060 Q50 R100
N140 G76 X37.5 Z ‐27.0 R0 P1250 Q350 F2.0
N150 G00 U10. W10. M09
N170 G28 U0
N180 G28 W0
38
教科書 p69-76を参照
プログラムの枠構造
加工例
3.2
25
，
1.6
φ70
φ36
3.2
1.6
φ15
M40×2.0
5
30
60
39
●NCプログラム
O0011
N100 G00
N110 G50
N120 G28
N130 G28
枠
構
造
枠
構
造
（Drilling）
N200 G97
N210 G00
N220 X0
N230 G74
N240 G74
N250 G00
N260 G28
N270 G28
（End
N300
N310
N320
N330
N340
N350
N360
Face
G96
G00
X74.
G01
G00
G28
G28
G40 G97 G99
S2500
U0
W0
T0303 S＿ M03
Z5. M08
R1.0
Z ‐65. Q5000 R0 F0.2
U10. W10. M09
U0
W0
Cutting）
T0101 S＿
Z0.5 M08
X10.
U10. W10. M09
U0
W0
枠
構
造
（External Cutting）
N400 G96 T0101 S＿
N410 G00 G42 Z4. M08
N420 X70.
N430 G71 U1.5 W0.5
N440 G71 P450 Q490 U0.2 W0.1 S＿
N450 G00 X30. S＿
N460 G01 X40. Z ‐1. F＿
N470
Z-30.
N480
X68.
N490
X74. Z ‐33.
（External Finishing）
N510 G70 P450 Q490
N520 G00 G40 U10. W10. M09
N530 G28 U0
N540 G28 W0
40
枠
構
造
（External Slotting）
N600 G96 T0505 S＿
N610 G00 Z ‐29.5 M08
N620 X44.
N630 G01 X36. F＿
N640 G00 X44.
N650 Z ‐29.9
N660 G01 X36. F＿
N670 Z ‐29.5
N680 G00 X44.
N690 Z ‐27.
N700 G01 X38. Z ‐29. F＿
N710 X36.
N720 Z ‐29.5
N730 G00 X44.
N740 G00 U10. W10. M09
N750 G28 U0
N760 G28 W0
枠
構
造
（External Threding）
N800 G97 T0606 S＿
N810 G00 Z4. M08
N820 X50.
N830 G76 P020060 Q50 R100
N840 G76 X37.5 Z ‐27.0 R0 P1250 Q350 F2.0
N850 G00 U10. W10. M09
N860 G28 U0
N870 G28 W0
枠
構
造
（End
N900
N910
N920
N930
N940
N950
N960
Face
G96
G00
X44.
G01
G00
G28
G28
Finishing）
T0101 S＿
Z0 M08
X10. F＿
U10. W10. M09
U0
W0
N970 M05
N980 T0100 M30
41
以上で述べたことを考慮して，NCプログラムを作成してください．
★質問は，16号館（旧実習工場）のCAMセンターまで
おわり
42

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