1.4　数控程序的编制流程和方法

数控加工就是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。因此，编写数控加工程序是数控加工的前提。

1.4.1　数控程序的编制流程

数控加工程序简称为数控程序，它是根据零件的图样和加工工艺规划，将零件加工的工艺过程、工艺参数、加工路线（刀具轨迹）以及加工中需要的辅助动作（如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等），用数控系统规定的指令及语法格式编写成的指令集。这种把零件图样和加工工艺转换成数控指令的过程称为数控程序编制。编制数控程序需要经过图1-21所示流程。

①阅读零件图：充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等。

②工艺分析：根据零件图纸的要求进行工艺分析。其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析等。

③工艺设计：根据工艺分析制定加工所需要的一切工艺信息——如加工工艺路线、工艺要求、刀具运动轨迹、位移量、切削用量以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写工艺文件。

④数学处理：根据工艺设计，选定编程坐标系；计算刀具编程轨迹上各基点和节点在编程坐标系的坐标值。这里基点指的是编程轨迹上不同线段的交点；节点是采用直线或圆弧线段逼近非圆弧曲线时的分段点。

⑤数控编程：根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程。

⑥程序传输：将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。

⑦调试加工：在机床上对工件进行装夹和对刀，对机床进行必要的参数设定，对程序进行仿真无误后，进行试切加工，根据加工后的检测情况，再对程序进行修改，直到程序能够加工出合格的零件。

1.4.2　数控程序编写方法

数控程序可以采用手工或自动两种方法编写。

（1）手工编程

手工编程时，整个编程过程由人工完成。要求编程人必须熟悉数控代码及功能、编程规则，并具备机械加工工艺知识和数值计算能力。这种编程方法只是用于适用几何形状不太复杂的零件和3坐标联动以下加工的程序。

用手工编程时，据统计一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30∶1。数控机床不能开动的原因中，有20%～30%是由于加工程序不能及时编制出造成的。

（2）自动编程

自动编程也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机来完成。自动编程时，编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，编程系统能根据数控系统的类型输出数控加工程序。

自动编程的方法种类很多，发展也很迅速。根据编程信息的输入和计算机对信息的处理方式的不同，可以分为语言式自动编程、图形交互式自动编程、语音式自动编程和实物模型式自动编程。

1）语言式自动编程

语言自动编程系统由数控语言和编译程序组成。编程人员需要将零件图样的几何要求和加工工艺要求，先用数控语言编写成零件加工源程序，然后由编译程序对源程序进行编译处理，自动输出数控加工程序。数控语言编程中使用最多的是APT数控语言自动编程系统。

会话型自动编程系统是在数控语言自动编程的基础上，增加了“会话”功能。编程员通过与计算机对话的方式，输入必要的数据和指令，完成对零件源程序的编辑、修改。它可随时停止或开始处理过程；随时打印零件加工程序单或某一中间结果；随时给出数控机床的脉冲当量等后置处理参数；用菜单方式输入零件源程序及操作过程等。日本的FAPT、荷兰的MITURN、美国的NCPTS、我国的SAPT等均是会话型自动编程系统。

2）图形交互式自动编程

图形交互式编程是以计算机绘图为基础的自动编程方法，需要CAD/CAM自动编程软件支持。这种编程方法的特点是以工件图形为输入方式，并采用人机对话方式，而不需要使用数控语言编制源程序。从加工工件的图形再现、刀具走刀路径的生成、加工过程的动态模拟，直到生成数控加工程序，都是通过屏幕菜单驱动的，具有形象直观、高效及容易掌握等优点。近年来，国内外CAD/CAM软件发展迅速，已经得到广泛应用，如美国CNC软件公司的Master CAM、美国UGS（Unigraphics Solutious）公司的UG（Unigraphics）、我国北航海尔的制造工程师（CAXA-ME）等软件，都是性能较完善、集CAD/CAM于一体的自动编程软件，且具有灵活的后置处理环境，可以面向众多的数控机床和大多数数控系统。

3）语音式自动编程

语音式自动编程是利用人的声音作为输入信息，由计算机自动生成数控加工程序的一种方法。语音自动编程系统编程时，编程员只需对着话筒讲出所需指令即可。编程前应使系统“熟悉”编程员的“声音”，即首次使用该系统时，编程员必须对着话筒讲该系统约定的各种词汇和数字，让系统记录下来并转换成计算机可以接受的数字命令。

4）实物模型式自动编程

实物模型式自动编程适用于有模型或实物而无尺寸的零件加工的程序编制。因此，这种编程方式应具有一台坐标测量机，用于模型或实物的尺寸测量，再由计算机将所测数据进行处理，最后控制输出设备，输出零件加工程序单或穿孔纸带。这种方法也称为数字化技术自动编程。

自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度，缩短了编程时间，同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件编程难题。但自动编程也存在着走刀路线难以优化，生成程序冗长、难以检查等缺点。自动编程主要适用于：形状复杂的零件；编程工作量很大的零件（如有数千个孔）；计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓等）。

因此，编程自动化是编程技术发展的趋势。但目前手工编程还无法被完全替代，且手工编程也是学习自动编程的基础。