G91 G28 Z0.和G90 G53 Z0.区别是什么？

王榕慧

这两个指令 G91 G28 Z0. 和 G90 G53 Z0. 在数控加工（CNC）中都用于将 Z 轴移动到特定位置，但它们的工作原理、目标位置和典型应用场景有显著区别。

核心区别总结：

特性        G91 G28 Z0.        G90 G53 Z0.
模式        增量模式 (G91)        绝对模式 (G90)
指令类型        返回参考点指令 (G28)        机床坐标系定位指令 (G53)
目标位置        机床参考点 (零点)        机床坐标系中的 Z=0 点 (通常与参考点重合)
移动路径        两步走：先移动到中间点 (Z0)，再移动到参考点        一步直达：直接移动到机床坐标系的 Z=0
中间点        有 (指令中的 Z0. 指定)        无
坐标系        依赖中间点计算，最终目标是固定参考点        直接使用机床坐标系 (不受工件坐标系影响)
主要用途        安全返回参考点 (常用于换刀、程序结束)        精确定位到机床原点 (常用于设定、校准)
详细分析：

G91 G28 Z0. (增量模式返回参考点)

工作原理 (G28): G28 是“返回参考点”指令。其执行过程分为两步：

移动到中间点： 首先，刀具以快速移动 (G00) 方式移动到 G28 指令中指定的坐标点（这里是 Z0.）。

移动到参考点： 然后，刀具再以快速移动 (G00) 方式从中间点移动到机床的 Z 轴参考点（机床零点）。

模式 (G91): G91 指定为增量编程模式。指令中的 Z0. 表示相对于刀具当前位置在 Z 轴方向移动 0 距离。换句话说，中间点就是当前刀具的 Z 轴位置。

实际效果： 由于中间点被指定为当前位置 (Z0. 在增量模式下)，这条指令的执行效果就是：

第一步：移动到当前位置 (Z 轴不动)。

第二步：从当前位置直接移动到机床 Z 轴参考点。

目标位置： 机床 Z 轴参考点 (Machine Zero Point / Reference Point)。这是一个由机床制造商设定的、物理上固定的位置（通常通过行程开关或编码器零点标记确定）。

关键特点：

两步走。

中间点可编程。 G28 指令中指定的坐标 (Z0.) 定义了中间点。在增量模式下 Z0. 表示当前位置，在绝对模式下 G90 G28 Z10. 则表示中间点是工件坐标系 Z=10 的位置。

目的是安全、可靠地返回参考点。 设计两步走的主要目的是避免刀具在返回参考点的路径上碰撞夹具或工件。你可以指定一个安全的中间点（比如 Z 轴抬到最高点），让刀具先移动到那个安全位置，再直线回参考点。在 G91 G28 Z0. 这种用法中，中间点是当前位置，所以没有避让效果。

会取消刀具长度补偿。 执行 G28 时，通常系统会自动取消刀具长度补偿 (如 G49)。

典型使用场景：

程序结束： 将刀具移回安全位置（机床零点）。

自动换刀 (ATC) 前： 在加工中心上，换刀位置通常就在机床参考点附近。使用 G28 确保 Z 轴准确到达换刀点。为了安全，常配合中间点，如 G91 G28 Z0. (Z 轴直接回零) 或 G91 G28 X0. Y0. (XY 轴回零)。

需要重置参考或进行某些特定操作时。

(当需要避让时)： G00 G90 Z100. (先抬刀到安全高度 Z100) G91 G28 Z0. (然后从 Z100 位置回参考点)。这里 G90 Z100. 定义了安全的中间点。

G90 G53 Z0. (在机床坐标系下定位到 Z=0)

工作原理 (G53): G53 是选择机床坐标系的指令。它是一条非模态指令（只在它所在的程序段有效）。

模式 (G90): G90 指定为绝对编程模式。

坐标值 (Z0.): Z0. 指的是在当前选定的坐标系（即 G53 指定的机床坐标系） 中的 Z 轴零位置。

实际效果： 刀具以快速移动 (G00) 方式，直接移动到机床坐标系定义的 Z=0 点。

目标位置： 机床坐标系的原点 (Machine Coordinate System Origin)。对于线性轴，这个原点通常与机床参考点重合。也就是说，G90 G53 Z0. 的目标位置理论上和 G28 回的参考点 Z 位置是同一个点。

关键特点：

一步直达。 没有中间点，直接定位到机床坐标系的指定点。

绝对定位。 使用绝对坐标值。

直接使用机床坐标系。 G53 绕过了所有工件坐标系 (G54-G59 等) 的偏移、旋转和缩放。指令中的 Z0. 直接对应机床制造商设定的物理原点位置。

不自动取消刀具补偿。 补偿状态在执行 G53 时通常保持不变。

典型使用场景：

精确定位到物理机床原点： 用于需要极高重复定位精度的场合，如探头校准、特定夹具设置、主轴中心测量等。

与机床物理结构相关的固定操作： 如移动到特定的维护位置、托盘交换位置等（如果这些位置在机床坐标系中有固定定义）。

在程序中临时需要基于机床坐标系移动，不受工件坐标系影响时。

替代 G28 进行快速回零 (当路径绝对安全时)： 因为它一步到位，比 G28 的两步更快。但风险在于路径是直线，可能碰撞！只有当你100%确定从当前位置到机床 Z0 点的路径上没有任何障碍物（工件、夹具、压板、虎钳等）时，才可以直接使用 G90 G53 Z0. 代替 G91 G28 Z0. 来回零。在复杂的装夹环境中，使用 G28 并指定一个安全的中间点是更可靠的做法。

总结与使用建议：

G91 G28 Z0.：

目的： 安全返回 Z 轴机床参考点。

路径： 两步（先到中间点->再到参考点）。G91 G28 Z0. 的中间点是当前位置，无避让效果。

安全： 通过指定安全的中间点 (G90 G28 Z[safe_height] 或 G00 G90 Z[safe_height] + G91 G28 Z0.) 来避免碰撞是其核心优势。

典型应用： 程序结束、换刀前回换刀点。是更常用、更安全的回零方式，尤其在不清楚路径是否安全时。

G90 G53 Z0.：

目的： 精确定位到机床坐标系的 Z=0 点 (通常即参考点)。

路径： 一步直达。

安全： 风险高！ 直线移动可能碰撞路径上的障碍物。仅在完全确认路径安全时使用。

典型应用： 需要基于物理机床原点进行的高精度操作 (如设定、校准)，或已知路径绝对安全时追求更快速度回零。

简单记忆：

想安全地回到机床零点，尤其需要避让障碍物时，用 G28 (并设置好中间点)。

想快速直接地回到机床零点，并且100%确定路径上什么都没有，可以用 G53 Z0.。

需要基于机床物理原点进行精确定位操作时，用 G53。

重要提示：

确认零点位置： 确保你理解机床参考点和机床坐标系原点在你的机床上是否重合（绝大多数情况下是重合的）。

安全第一： 除非绝对确定路径安全，否则优先使用带安全中间点的 G28 回零。直接使用 G53 Z0. 有碰撞风险。

查阅机床手册： 不同 CNC 控制器（如 Fanuc, Siemens, Heidenhain, Haas）对 G28 和 G53 的具体实现和细节可能略有差异，务必参考对应机床的编程手册。

中间点的重要性： 充分利用 G28 可指定中间点的特性是编写安全、可靠 CNC 程序的关键技巧之一。例如，在回零前先将 Z 轴抬到最高点 (G00 G91 Z200. 或 G00 G90 Z[MaxSafeHeight])，然后执行 G28。