數控加工工作過程：如下圖所示，在數控機床上加工零件時，要預先根據零件加工圖樣的要求確定零件加工的工藝過程、工藝引數和走刀運動資料，然後編制加工程式，傳輸給數控系統，在事先存入數控裝置內部的控制軟體支援下，經處理與計算，發出相應的進給運動指令訊號，通過伺服系統使機床按預定的軌跡運動，進行零件的加工。 因此，在數控機床上加工零件時，首先要編寫零件加工程式清單，稱之為數控加工程式，該程式用數字程式碼來描述被加工零件的工藝過程、零件尺寸和工藝引數（如主軸轉速、進給速度等），將該程式輸入數控機床的NC系統，控制機床的運動與輔助動作，完成零件的加工。 數控程式設計：根據被加工零件的圖紙和技術要求、工藝要求等切削加工的必要資訊，按數控系統所規定的指令和格式編製成加工程式檔案，這個過程稱為零件數控加工程式編制，簡稱數控程式設計。

數控程式設計方法

數控程式設計方法可以分為兩類：一類是手工程式設計，另一類是自動程式設計。

手工程式設計

手工程式設計是指編制零件數控加工程式的各個步驟，即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝引數、計算刀位軌跡座標資料、編寫零件的數控加工程式單直至程式的檢驗，均由人工來完成。 對於點位加工或幾何形狀不太複雜的輪廓加工，幾何計算較簡單，程式段不多，手工程式設計即可實現。如簡單階梯軸的車削加工，一般不需要複雜的座標計算，往往可以由技術人員根據工序圖紙資料，直接編寫數控加工程式。 但對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的複雜零件，特別是空間複雜曲面零件，數值計算則相當繁瑣，工作量大，容易出錯，且很難校對，採用手工程式設計是難以完成的。

自動程式設計

自動程式設計是採用計算機輔助數控程式設計技術實現的，需要一套專門的數控程式設計軟體，現代數控程式設計軟體主要分為以批處理命令方式為主的各種型別的語言程式設計系統和互動式CAD／CAM 整合化程式設計系統。 APT是一種自動程式設計工具（Automatically Programmed Tool）的簡稱，是對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對於工件的運動等進行定義時所用的一種接近於英語的符號語言。在程式設計時程式設計人員依據零件圖樣，以APT語言的形式表達出加工的全部內容，再把用APT語言書寫的零件加工程式輸入計算機，經APT語言程式設計系統編譯產生刀位檔案（CLDATA file），通過後置處理後，生成數控系統能接受的零件數控加工程式的過程，稱為APT語言自動程式設計。 採用APT語言自動程式設計時，計算機（或程式設計機）代替程式編制人員完成了繁瑣的數值計算工作，並省去了編寫程式單的工作量，因而可將程式設計效率提高數倍到數十倍，同時解決了手工程式設計中無法解決的許多複雜零件的程式設計難題。 互動式CAD/CAM整合系統自動程式設計是現代CAD/CAM整合系統中常用的方法，在程式設計時程式設計人員首先利用計算機輔助設計(CAD)或自動程式設計軟體本身的零件造型功能，構建出零件幾何形狀，然後對零件圖樣進行工藝分析，確定加工方案，其後還需利用軟體的計算機輔助製造(CAM)功能，完成工藝方案的制訂、切削用量的選擇、刀具及其引數的設定，自動計算並生成刀位軌跡檔案，利用後置處理功能生成指定數控系統用的加工程式。因此我們把這種自動程式設計方式稱為圖形互動式自動程式設計。這種自動程式設計系統是一種CAD與CAM高度結合的自動程式設計系統。 整合化數控程式設計的主要特點：零件的幾何形狀可在零件設計階段採用CAD/CAM整合系統的幾何設計模組在圖形互動方式下進行定義、顯示和修改， 最終得到零件的幾何模型。程式設計操作都是在螢幕選單及命令驅動等圖形互動方式下完成的，具有形象、直觀和高效等優點。

數控加工程式程式設計的內容與步驟（一）

數控程式設計過程的內容

正確的加工程式不僅應保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時應能使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發揮，以使數控機床能安全、可靠、高效地工作。數控加工程式的編制過程是一個比較複雜的工藝決策過程。一般來說，數控程式設計過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數學處理、編寫程式單、輸入數控程式及程式檢驗，典型的數控程式設計過程如圖所示。

數控加工程式程式設計的內容與步驟（二）

數控程式設計步驟

• 加工工藝決策 在數控程式設計之前，程式設計員應瞭解所用數控機床的規格、效能、數控系統所具備的功能及程式設計指令格式等。根據零件形狀尺寸及其技術要求，分析零件的加工工藝，選定合適的機床、刀具與夾具，確定合理的零件加工工藝路線、工步順序以及切削用量等工藝引數，這些工作與普通機床加工零件時的編制工藝規程基本是相同的。 1.確定加工方案 此時應考慮數控機床使用的合理性及經濟性，並充分發揮數控機床的功能。 2.工夾具的設計和選擇 應特別注意要迅速完成工件的定位和夾緊過程，以減少輔助時間。使用組合夾具，生產準備週期短，夾具零件可以反覆使用，經濟效果好。此外，所用夾具應便於安裝，便於協調工件和機床座標系之間的尺寸關係。 3.選擇合理的走刀路線 合理地選擇走刀路線對於數控加工是很重要的。應考慮以下幾個方面： (1)儘量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產效率。 (2)合理選取起刀點、切入點和切入方式，保證切入過程平穩，沒有衝擊。 (3)保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 (4)保證加工過程的安全性，避免刀具與非加工面的干涉。 (5)有利於簡化數值計算，減少程式段數目和編制程式工作量。 4.選擇合理的刀具 根據工件材料的效能、機床的加工能力、加工工序的型別、切削用量以及其它與加工有關的因素來選擇刀具，包括刀具的結構型別、材料牌號、幾何引數。 5.確定合理的切削用量 在工藝處理中必須正確確定切削用量。

• 刀位軌跡計算 在編寫NC程式時，根據零件形狀尺寸、加工工藝路線的要求和定義的走刀路徑，在適當的工件座標系上計算零件與刀具相對運動的軌跡的座標值，以獲得刀位資料，諸如幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、幾何元素的交點或切點等座標值，有時還需要根據這些資料計算刀具中心軌跡的座標值，並按數控系統最小設定單位（如 0.001mm）將上述座標值轉換成相應的數字量，作為程式設計的引數。 在計算刀具加工軌跡前，正確選擇程式設計原點和工件座標系是極其重要的。工件座標系是指在數控程式設計時，在工件上確定的基準座標系，其原點也是數控加工的對刀點。 工件座標系的選擇原則為: (1)所選的工件座標系應使程式編制簡單； (2)工件座標系原點應選在容易找正、並在加工過程中便於檢查的位置； (3)引起的加工誤差小。

• 編制或生成加工程式清單 根據制定的加工路線、刀具運動軌跡、切削用量、刀具號碼、刀具補償要求及輔助動作，按照機床數控系統使用的指令程式碼及程式格式要求，編寫或生成零件加工程式清單，並需要進行初步的人工檢查，並進行反覆修改。

• 程式輸入 在早期的數控機床上都配備光電讀帶機，作為加工程式輸入裝置，因此，對於大型的加工程式，可以製作加工程式紙帶，作為控制資訊介質。近年來，許多數控機床都採用磁碟、計算機通訊技術等各種與計算機通用的程式輸入方式，實現加工程式的輸入，因此，只需要在普通計算機上輸入編輯好加工程式，就可以直接傳送到數控機床的數控系統中。當程式較簡單時，也可以通過鍵盤人工直接輸入到數控系統中。

• 數控加工程式正確性校驗 通常所編制的加工程式必須經過進一步的校驗和試切削才能用於正式加工。當發現錯誤時，應分析錯誤的性質及其產生的原因，或修改程式單，或調整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規定的精度要求為止。

計算機輔助數控加工程式設計的一般原理

如圖所示。程式設計人員首先將被加工零件的幾何圖形及有關工藝過程用計算機能夠識別的形式輸入計算機，利用計算機內的數控系統程式對輸入資訊進行翻譯，形成機內零件拓撲資料；然後進行工藝處理（如刀具選擇、走刀分配、工藝引數選擇等）與刀具運動軌跡的計算，生成一系列的刀具位置資料（包括每次走刀運動的座標資料和工藝引數），這一過程稱為主資訊處理（或前置處理）；然後按照NC程式碼規範和指定數控機床驅動控制系統的要求，將主資訊處理後得到的刀位檔案轉換為NC程式碼，這一過程稱之為後置處理。經過後置處理便能輸出適應某一具體數控機床要求的零件數控加工程式（即NC加工程式），該加工程式可以通過控制介質（如磁帶、磁碟等）或通訊介面送入機床的控制系統。 整個處理過程是在數控系統程式（又稱系統軟體或編譯程式）的控制下進行的。數控系統程式包括前置處理程式和後置處理程式兩大模組。每個模組又由多個子模組及子處理程式組成。計算機有了這套處理程式，才能識別、轉換和處理全過程，它是系統的核心部分。