1.4　數控程序的編制流程和方法

數控加工就是根據被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數碼表示的程序輸入到機床的數控裝置或控制計算機中，以控制工件和工具的相對運動，使之加工出合格零件的方法。因此，編寫數控加工程序是數控加工的前提。

1.4.1　數控程序的編制流程

數控加工程序簡稱為數控程序，它是根據零件的圖樣和加工工藝規劃，將零件加工的工藝過程、工藝參數、加工路線（刀具軌跡）以及加工中需要的輔助動作（如換刀、冷卻、夾緊、主軸正反轉等），用數控系統規定的指令及語法格式編寫成的指令集。這種把零件圖樣和加工工藝轉換成數控指令的過程稱為數控程序編制。編制數控程序需要經過圖1-21所示流程。

①閱讀零件圖：充分了解圖紙的技術要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件數量等。

②工藝分析：根據零件圖紙的要求進行工藝分析。其中包括零件的結構工藝性分析、材料和設計精度合理性分析等。

③工藝設計：根據工藝分析制定加工所需要的一切工藝信息——如加工工藝路線、工藝要求、刀具運動軌跡、位移量、切削用量以及輔助功能（換刀、主軸正轉或反轉、切削液開或關）等，并填寫工藝文件。

④數學處理：根據工藝設計，選定編程坐標系；計算刀具編程軌跡上各基點和節點在編程坐標系的坐標值。這里基點指的是編程軌跡上不同線段的交點；節點是采用直線或圓弧線段逼近非圓弧曲線時的分段點。

⑤數控編程：根據零件圖和制定的工藝內容，再按照所用數控系統規定的指令代碼及程序格式進行數控編程。

⑥程序傳輸：將編寫好的程序通過傳輸接口，輸入到數控機床的數控裝置中。

⑦調試加工：在機床上對工件進行裝夾和對刀，對機床進行必要的參數設定，對程序進行仿真無誤后，進行試切加工，根據加工后的檢測情況，再對程序進行修改，直到程序能夠加工出合格的零件。

1.4.2　數控程序編寫方法

數控程序可以采用手工或自動兩種方法編寫。

（1）手工編程

手工編程時，整個編程過程由人工完成。要求編程人必須熟悉數控代碼及功能、編程規則，并具備機械加工工藝知識和數值計算能力。這種編程方法只是用于適用幾何形狀不太復雜的零件和3坐標聯動以下加工的程序。

用手工編程時，據統計一個零件的編程時間與機床實際加工時間之比，平均約為30∶1。數控機床不能開動的原因中，有20%～30%是由于加工程序不能及時編制出造成的。

（2）自動編程

自動編程也稱計算機輔助編程，即程序編制工作的大部分或全部由計算機來完成。自動編程時，編程人員根據零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統的規定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，編程系統能根據數控系統的類型輸出數控加工程序。

自動編程的方法種類很多，發展也很迅速。根據編程信息的輸入和計算機對信息的處理方式的不同，可以分為語言式自動編程、圖形交互式自動編程、語音式自動編程和實物模型式自動編程。

1）語言式自動編程

語言自動編程系統由數控語言和編譯程序組成。編程人員需要將零件圖樣的幾何要求和加工工藝要求，先用數控語言編寫成零件加工源程序，然后由編譯程序對源程序進行編譯處理，自動輸出數控加工程序。數控語言編程中使用最多的是APT數控語言自動編程系統。

會話型自動編程系統是在數控語言自動編程的基礎上，增加了“會話”功能。編程員通過與計算機對話的方式，輸入必要的數據和指令，完成對零件源程序的編輯、修改。它可隨時停止或開始處理過程；隨時打印零件加工程序單或某一中間結果；隨時給出數控機床的脈沖當量等后置處理參數；用菜單方式輸入零件源程序及操作過程等。日本的FAPT、荷蘭的MITURN、美國的NCPTS、我國的SAPT等均是會話型自動編程系統。

2）圖形交互式自動編程

圖形交互式編程是以計算機繪圖為基礎的自動編程方法，需要CAD/CAM自動編程軟件支持。這種編程方法的特點是以工件圖形為輸入方式，并采用人機對話方式，而不需要使用數控語言編制源程序。從加工工件的圖形再現、刀具走刀路徑的生成、加工過程的動態模擬，直到生成數控加工程序，都是通過屏幕菜單驅動的，具有形象直觀、高效及容易掌握等優點。近年來，國內外CAD/CAM軟件發展迅速，已經得到廣泛應用，如美國CNC軟件公司的Master CAM、美國UGS（Unigraphics Solutious）公司的UG（Unigraphics）、我國北航海爾的制造工程師（CAXA-ME）等軟件，都是性能較完善、集CAD/CAM于一體的自動編程軟件，且具有靈活的后置處理環境，可以面向眾多的數控機床和大多數數控系統。

3）語音式自動編程

語音式自動編程是利用人的聲音作為輸入信息，由計算機自動生成數控加工程序的一種方法。語音自動編程系統編程時，編程員只需對著話筒講出所需指令即可。編程前應使系統“熟悉”編程員的“聲音”，即首次使用該系統時，編程員必須對著話筒講該系統約定的各種詞匯和數字，讓系統記錄下來并轉換成計算機可以接受的數字命令。

4）實物模型式自動編程

實物模型式自動編程適用于有模型或實物而無尺寸的零件加工的程序編制。因此，這種編程方式應具有一臺坐標測量機，用于模型或實物的尺寸測量，再由計算機將所測數據進行處理，最后控制輸出設備，輸出零件加工程序單或穿孔紙帶。這種方法也稱為數字化技術自動編程。

自動編程大大減輕了編程人員的勞動強度，縮短了編程時間，同時解決了手工編程無法解決的許多復雜零件編程難題。但自動編程也存在著走刀路線難以優化，生成程序冗長、難以檢查等缺點。自動編程主要適用于：形狀復雜的零件；編程工作量很大的零件（如有數千個孔）；計算工作量大的零件（如非圓曲線輪廓等）。

因此，編程自動化是編程技術發展的趨勢。但目前手工編程還無法被完全替代，且手工編程也是學習自動編程的基礎。