1.1數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式
    普通機(jī)床的加工是由操作人員手動(dòng)操作的，而數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作指令是由數(shù)控程序來(lái)控制的。數(shù)控程序的編制通常有三種途徑：①手工編程：②用數(shù)控語(yǔ)言進(jìn)行輔助編程：③用CAD/CAM軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程。要熟悉一個(gè)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，掌握手工編程方法是最為有效的途徑。因?yàn)椴徽撌怯脭?shù)控語(yǔ)言進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助編程或是利用CAD/CAM軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程，輸出的源程序或刀位文件都必須經(jīng)過(guò)后置處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成機(jī)床控制系統(tǒng)規(guī)定的加工指令程序格式。所以，掌握手工編寫(xiě)加工指令程序的方法是數(shù)控編程人員的基本功。本節(jié)主要介紹手工編程的基礎(chǔ)知識(shí)。
一、數(shù)控加工程序的格式 
    一個(gè)完整的數(shù)控加工程序是由若干程序段組成，數(shù)控加工程序段的格式有兩種：字地址格式和分隔符格式。 
    字地址格式： 
    概念：如果一個(gè)程序段是由若干個(gè)英文字母且每個(gè)字母后面附有數(shù)字，則這種程序格式稱(chēng)為字地址格式。 
    英文字母稱(chēng)為字地址，英文字母及其后面的數(shù)字組成數(shù)控字，簡(jiǎn)稱(chēng)字，字的含義由頭一個(gè)字地址確定，每個(gè)字表示一種功能。如數(shù)控車(chē)床編程格式： N002G01X1000Z1500F0150S300T12M03EOB 
    特點(diǎn)：不需要的字或與商議程序段相同的字均可不寫(xiě)，字的順序稍有出入時(shí)不影響各字的功能。 
    分隔符格式： 
    概念：用固定分隔符代替相當(dāng)于字地址格式種的字地址的格式。如線切割機(jī)床編程格式： BXBYBJGZ 
    特點(diǎn)：代碼順序已固定好，不允許改變。
二、數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu) 
    一個(gè)完整的數(shù)控加工程序是由若干程序段組成，每個(gè)程序段是按照一定順序排列、能使數(shù)控機(jī)床完成某特定動(dòng)作的一組指令，每個(gè)指令都是由地址字符和數(shù)字所組成。例如，某一加工程序： 
    % 
    O020 
    N001 G01 X80 Z-30 F0.2 S300 T0101 M03 LF 
    N002X120 Z-60LF 
    …… 
    N125 G00 X500 Z200M02 LF 
    這表示一個(gè)完整的加工程序，它由125個(gè)程序段按操作順序排列而成。整個(gè)程序以“%”開(kāi)始，以M02（或M30）作為全程序的結(jié)束。每個(gè)程序段用序號(hào)“N”開(kāi)頭，用LF結(jié)束。具體說(shuō)明如下：
1．程序段格式一般如下： 
    N_G_ X_Y_Z_(或U_V_W_)I_J_K_(或R_)T_H_(或D_)S_M_F_ LF
2. 程序格式 
    一個(gè)完整的程序必須由三部分組成，即：準(zhǔn)備程序段、加工程序段和結(jié)束程序段。 
    (1)準(zhǔn)備程序段 
    準(zhǔn)備程序段是程序的準(zhǔn)備部分，必須位于加工程序段的前面，其內(nèi)容包括： 
    ①程序號(hào)：O01~O99或%，有的數(shù)控系統(tǒng)可以沒(méi)有程序號(hào)； 
    ②確定坐標(biāo)值的輸入方式：G90或G91； 
    ③建立工件坐標(biāo)系：G92或G54~G59中的任一個(gè)； 
    ④刀具選取：T_或T__； 
    ⑤主軸轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)方向：S_、M03或M04； 
    ⑥冷卻液打開(kāi)：M08； 
    ⑦刀具快速定位： G00X_Y_； 
    G00Z_； 
    (2)加工程序段 
    加工程序段是根據(jù)具體要加工零件的加工工藝，按刀具軌跡編寫(xiě)的。 
    (3)結(jié)束程序段 
    結(jié)束程序段一般包括以下內(nèi)容： 
    ①刀具快速回退到程序起點(diǎn)； 
    ②主軸停轉(zhuǎn)M05； 
    ③冷卻液關(guān)閉M09； 
    ④取消刀具補(bǔ)償G40或G49； 
    ⑤程序結(jié)束代碼M02或M30。 
    注意： 
    ①當(dāng)程序是以%開(kāi)始時(shí)，程序的最后一行一般也應(yīng)以%為結(jié)束標(biāo)志。 
    ②程序段的結(jié)束符號(hào)(LF、“；”、“*”、“$”、CR等)在一個(gè)程序中應(yīng)保持統(tǒng)一。
三、主要數(shù)控加工功能指令
1. 程序段序號(hào) 
    由字母N和其后幾位數(shù)字組成，用來(lái)表示程序執(zhí)行的順序，用作程序段的顯示和檢索。
2. 準(zhǔn)備功能字 
    準(zhǔn)備功能字（也稱(chēng)G指令）由字母G和其后兩位數(shù)字組成。G指令是與機(jī)床運(yùn)動(dòng)有關(guān)的一些指令，包括坐標(biāo)系設(shè)定、坐標(biāo)平面選擇、坐標(biāo)尺寸表示方法、插補(bǔ)、刀補(bǔ)、固定循環(huán)等方面的指令。ISO及我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的G指令可參考ISO-1975以及JB3208-83。G代碼有G00~G99共100種，下面列出一部分常用的G指令： 
    插補(bǔ)類(lèi)指令：G00（快速直線）、G01（直線）、G02（順圓）、G03（逆圓）等； 
    平面選擇類(lèi)指令：G17（XY平面）、G18（ZX平面）、G19（YZ平面）； 
    刀補(bǔ)類(lèi)指令：G40（取消刀補(bǔ)）、G41（左刀補(bǔ)）、G42（右刀補(bǔ)）； 
    坐標(biāo)方式指令：G90（絕對(duì)坐標(biāo)）、G91（相對(duì)坐標(biāo)） 
    固定循環(huán)類(lèi)指令：G80（取消固定循環(huán)）、G81~G89（各種循環(huán)）。 
    ……
3. 坐標(biāo)功能字 
    坐標(biāo)功能字由坐標(biāo)的地址代碼、正負(fù)號(hào)、絕對(duì)坐標(biāo)值或增量坐標(biāo)值表示的數(shù)值等三部分組成，用來(lái)指定機(jī)床各坐標(biāo)軸的位移量和方向。坐標(biāo)的地址代碼為：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、I、J、K、A、B、C、D、E等。坐標(biāo)的數(shù)量由插補(bǔ)指令決定，數(shù)值的位數(shù)由數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定。
4. 進(jìn)給功能字 
    進(jìn)給功能字由字母F和其后的幾位數(shù)字組成，表示刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)速度。進(jìn)給速度常用的指定方法有直接指定法和時(shí)間倒數(shù)指定法。 
    直接指定法：在F后面按照規(guī)定的單位直接寫(xiě)出要求的進(jìn)給速度，單位為mm/min。在加工螺紋時(shí)，進(jìn)給速度為主軸每轉(zhuǎn)的走刀量，單位為mm/r。 
    時(shí)間倒數(shù)指定法：這種指定發(fā)給出F后面的數(shù)字是刀具以一定的進(jìn)給速度走完編程軌跡所用時(shí)間的，單位為min-1。
5. 主軸轉(zhuǎn)速功能字 
    主軸轉(zhuǎn)速功能字由字母S和其后的幾位數(shù)字組成，用以設(shè)定主軸速度。一般采用直接指定法，即在S后面直接寫(xiě)上要求的主軸速度，單位為r/min。
6. 刀具功能字 
    刀具功能字由字母T和其后的幾位數(shù)字組成，用來(lái)指定刀具號(hào)和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的指定方法和含義，例如T10，可表示選擇10號(hào)刀具，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償按10號(hào)數(shù)字撥盤(pán)所設(shè)定的數(shù)字進(jìn)行補(bǔ)償；又如T1012，表示10號(hào)刀具，按存儲(chǔ)在內(nèi)存中的12號(hào)補(bǔ)償值進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償。
7. 輔助功能字 
    輔助功能字（也稱(chēng)M代碼）由字母M和其后的兩位數(shù)字組成，主要用于數(shù)控機(jī)床開(kāi)關(guān)量的控制。如主軸的正、反轉(zhuǎn)，冷卻液通、斷，程序結(jié)束等。ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，M代碼有M00~M99共計(jì)100種，常用的M指令有： 
    程序結(jié)束類(lèi)：M00（程序暫停）、M01（計(jì)劃停止）、M02（程序結(jié)束）等； 
    主軸控制類(lèi)：M03（主軸順轉(zhuǎn)）、M04（主軸逆轉(zhuǎn)）、M05（主軸停止）； 
    冷卻液控制類(lèi)：M08（冷卻液打開(kāi)）、M09（冷卻液關(guān)閉）； 
    程序調(diào)用：M98（調(diào)用子程序）、M99（子程序結(jié)束、返回主程序）。 
    ……
8. 程序段結(jié)束符 
    程序段的末尾必須有一個(gè)程序段結(jié)束符號(hào)，ISO標(biāo)準(zhǔn)中為L(zhǎng)F，EIA標(biāo)準(zhǔn)中為CR。
1.2 數(shù)控加工編程舉例
一、FANUC-6M數(shù)控系統(tǒng)加工程序格式及編程方法 
    該系統(tǒng)具有直線、圓弧插補(bǔ)功能和刀具補(bǔ)償功能（含刀具長(zhǎng)度方向的補(bǔ)償），可采用相對(duì)坐標(biāo)或絕對(duì)坐標(biāo)編程，脈沖當(dāng)量為0.001mm／脈沖。指令代碼采用ISO標(biāo)準(zhǔn)或EIA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的代碼。
程序段的一般格式： 
    N（數(shù)字）G△△（一組）X（數(shù)字）Y（數(shù)字）Z（數(shù)字）I（數(shù)字）J（數(shù)字）K（數(shù)字）F（數(shù)字）S（數(shù)字）T（數(shù)字）M△△ D△△ EOB 
    N 為程序段序號(hào)，范圍為1-99999。該序號(hào)為任選項(xiàng)，其作用為序號(hào)顯示，程序段檢索或作為轉(zhuǎn)子程序標(biāo)號(hào)。 
    G 為準(zhǔn)備功能指令，該系統(tǒng)一共定義了60多種G指令，但最常用的有下列五組。 
    (1) 坐標(biāo)系設(shè)定與選擇指令 
    G92：坐標(biāo)系設(shè)定，即指定起刀點(diǎn)相對(duì)工件編程坐標(biāo)系（簡(jiǎn)稱(chēng)工件坐標(biāo)系）原點(diǎn)的位置； 
    G54：工件坐標(biāo)系選擇，即指定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)離參考點(diǎn)（機(jī)床原點(diǎn)，由機(jī)床廠設(shè)定）的距離。 
    G92與G54在同一程序中一般不能混用，編制零件加工程序時(shí)，根據(jù)各人對(duì)坐標(biāo)系指定的習(xí)慣而選用。 
    (2) 絕對(duì)／相對(duì)坐標(biāo)編程選擇指令 
    G90：絕對(duì)坐標(biāo)編程； 
    G91：相對(duì)坐標(biāo)編程。 
    (3) 定位與插補(bǔ)指令 
    G00：定位控制，即刀具從一點(diǎn)快速移動(dòng)到另一點(diǎn)。 
    G01、G02、G03：分別為直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)（G02為順圓；G03為逆圓）。 
    (4) 平面選擇指令 
    G17、G18、G19：分別為XOY、ZOX、YOZ平面選擇。 
    (5) 刀具半徑補(bǔ)償與取消指令 
    G41、G42、G40：分別為刀具左偏、右偏與取消刀偏。 
    刀具半徑補(bǔ)償值的大小，取決于其后D代碼后的刀補(bǔ)號(hào)（見(jiàn)后面D代碼的說(shuō)明）所對(duì)應(yīng)的偏置值（根據(jù)所選用的刀具半徑，由操作人員輸入）。 
    上述G指令均是模態(tài)指令，即在后續(xù)程序段中只要不被同組G指令替代，則在程序中一直有效。另外，在一個(gè)程序段中，根據(jù)需要可同時(shí)使用多個(gè)不同組的G指令。 
    X、Y、Z 為直線或圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)，其后的數(shù)字可用脈沖數(shù)值表示，亦可直接用帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字表示，小數(shù)點(diǎn)后最多為三位，其范圍為±99999.999mm，但其值受具體機(jī)床的限制。編程時(shí)若選用G91指令，則為增量坐標(biāo)，即直線終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的坐標(biāo)或圓弧終點(diǎn)相對(duì)圓心的坐標(biāo)。 
    I、J、K 為圓弧圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量坐標(biāo)，其后的數(shù)字表示方法與范圍同X、Y、Z。 
    F 為進(jìn)給速度指令，其后的數(shù)字直接表示進(jìn)給速度，范圍為1～15000mm／分，但其值受具體機(jī)床的限制。 
    S 為主軸轉(zhuǎn)速指令，其后的數(shù)字直接表示主軸轉(zhuǎn)速，范圍為1～30000 轉(zhuǎn)／分，但其值受具體機(jī)床的限制。 
    F和S指令中的程編數(shù)值根據(jù)實(shí)際加工的需要，可通過(guò)控制面板中所對(duì)應(yīng)的倍率旋扭隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。 
    T 為刀具指令，其后跟有二位數(shù)或四位數(shù)字代碼。代碼與刀具的相互關(guān)系由機(jī)床制造廠規(guī)定（主要用于加工中心，通常指刀具號(hào)。但數(shù)控銑床對(duì)T指令未定義）。 
    M 為輔助功能指令，常用的有M02（程序結(jié)束），M03（主軸順轉(zhuǎn)），M04 （主軸反轉(zhuǎn)），M05（主軸停轉(zhuǎn)），M08（冷卻液開(kāi)），M09（冷卻液關(guān)）和M30（程序結(jié)束并倒帶）。即均符合ISO-1057標(biāo)準(zhǔn)。 
    D 為刀具半徑補(bǔ)償代碼，其后的二位數(shù)碼表示刀具補(bǔ)償號(hào)（簡(jiǎn)稱(chēng)刀補(bǔ)號(hào)），范圍為00-32。刀補(bǔ)號(hào)所對(duì)應(yīng)的偏置值可由MID（手工數(shù)據(jù)輸入）方式一一對(duì)應(yīng)地輸入控制系統(tǒng)，該偏置值一般是指所選用的刀具半徑值。D代碼總是與G41或G42 配合使用。 
    EOB 為程序段結(jié)束符號(hào)，亦可用“；”或“CR”代替。 
    上述程序段格式中省略了附加軸等指令字。更詳細(xì)的指令說(shuō)明請(qǐng)參見(jiàn)該系統(tǒng)的程編說(shuō)明書(shū)。 
    該系統(tǒng)可允許刀具從起刀點(diǎn)沿任意方向切入工件，且刀具中心自動(dòng)走到下一程序段起點(diǎn)處的法線上。在工件尖角處采用轉(zhuǎn)接矢量過(guò)渡法。具有對(duì)跨象限圓弧的直接插補(bǔ)功能。
二．編程舉例 
    下圖是被加工零件的簡(jiǎn)圖(厚12毫米)，源程序清單見(jiàn)下表：

 
    FANUC－6M數(shù)控系統(tǒng)加工程序單 
    ER CR O0100CR N1G92X125000Y-75000Z0CR N2G91G00G18Z－17500S400M03CR N3G90G01G17G42X0D01F600CR N4Y100000F50M08CR N5X－241621Y59448CR N6G03X－269641Y016621J－39448CR N7G01X0CR N8M09CR N9G00G40X125000Y－75000M05CR N10G91G18Z17500CR N11M30CR ER 
    程序單中的“ER”為倒帶停止碼；程序號(hào)的書(shū)寫(xiě)該系統(tǒng)規(guī)定以字母O開(kāi)頭，后跟五位數(shù)字，不足五位數(shù)時(shí)前面補(bǔ)零。
1.3 數(shù)控加工自動(dòng)編程 
    數(shù)控加工程序編制方法有兩種，即手工編程和利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)編程。由于手工編程效率低、精度低、周期長(zhǎng)，特別是對(duì)于較復(fù)雜零件的數(shù)控加工，諸如非圓曲線與曲面等零件的加工，手工編程已無(wú)法勝任，即使一般簡(jiǎn)單零件的數(shù)控加工，若采用自動(dòng)編程，也可大大提高編程效率與編程精度，因此自動(dòng)編程在數(shù)控加工中占有越來(lái)越重要的位置。
所謂自動(dòng)編程，就是借助于電子計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備（如打印機(jī)、穿孔機(jī)、繪圖儀等）完成數(shù)控加工程序的編制，并傳送到數(shù)控裝置或存入存儲(chǔ)介質(zhì)。下面分別介紹幾種自動(dòng)編程方法。
一、語(yǔ)言自動(dòng)編程
1．語(yǔ)言式自動(dòng)編程過(guò)程：編程人員根據(jù)圖紙要求，用一種書(shū)寫(xiě)比較簡(jiǎn)單直觀的數(shù)控加工自動(dòng)編程語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控語(yǔ)言），描述被加工零件加工部位的幾何圖形和加工過(guò)程的程序（稱(chēng)為零件的源程序），把它作為計(jì)算機(jī)的輸入，其他工作如刀具中心軌跡的計(jì)算，數(shù)控加工程序的編制以及存儲(chǔ)等均可由計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備自動(dòng)完成，且可通過(guò)繪圖儀或屏幕顯示器繪制刀具中心軌跡圖形，模仿機(jī)床加工以檢查數(shù)控加工程序的正確性。
2．特點(diǎn)：自動(dòng)編程既可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短編程時(shí)間，又可提高編程精度，減少差錯(cuò)。圖1-8所示是采用“數(shù)控語(yǔ)言程序”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程的過(guò)程。

圖 1-8自動(dòng)編過(guò)程

3.幾個(gè)概念： 
    （1）數(shù)控語(yǔ)言：是一套規(guī)定的基本符號(hào)及用這些符號(hào)來(lái)描述零件幾何形狀和加工過(guò)程的規(guī)則，這些符號(hào)和規(guī)則接近于生產(chǎn)中使用的工藝術(shù)語(yǔ)和工藝規(guī)程。
國(guó)際上最流行的數(shù)控語(yǔ)言主要由美國(guó)的APT(Automatically Programmed Tools)語(yǔ)言。 
    （2）數(shù)控軟件：是事先配備一套解釋程序或編譯程序，完成對(duì)輸入的源程序進(jìn)行識(shí)別，并翻譯成計(jì)算機(jī)能夠計(jì)算、處理的可執(zhí)行程序。
計(jì)算機(jī)處理可分為前置處理與后置處理，前置處理主要是計(jì)算刀具位置數(shù)據(jù)（即刀具中心軌跡坐標(biāo)）；后置處理主要是把刀具位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成特定數(shù)控機(jī)床的零件加工程序。
4．自動(dòng)編程系統(tǒng)簡(jiǎn)介 
    對(duì)自動(dòng)編程系統(tǒng)的研制最早始于美國(guó)，1954年推出了APT I系統(tǒng)；1958年推出了APT II；1962年推出了APT III；1970年推出了APT IV且一直沿用到現(xiàn)在。該系統(tǒng)對(duì)于各種類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程，但因其編譯系統(tǒng)（數(shù)控軟件）龐大，故只能在大型計(jì)算機(jī)上才能運(yùn)行。隨著小型機(jī)和微機(jī)的發(fā)展，各國(guó)相繼發(fā)展了一些較為靈活、針對(duì)性較強(qiáng)的小型自動(dòng)編程系統(tǒng)。如美國(guó)的ADAPT系統(tǒng)、日本的FAPT系統(tǒng)、西德的EXAPT系統(tǒng)、法國(guó)的IFAPT系統(tǒng)以及我國(guó)某高校研制的MPAPT系統(tǒng)。這些系統(tǒng)主要適用于2~2坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行點(diǎn)位加工或輪廓加工的自動(dòng)編程。 
    （1）基本結(jié)構(gòu)：該系統(tǒng)主要適用于對(duì)平面類(lèi)零件輪廓的數(shù)控加工進(jìn)行自動(dòng)編程。系統(tǒng)以微機(jī)作為自動(dòng)編程的主機(jī)，由MPAPT數(shù)控軟件支持，其外設(shè)包括打印機(jī)、CRT終端顯示器、繪圖機(jī)、紙帶穿孔機(jī)、紙帶閱讀機(jī)和數(shù)控機(jī)床控制裝置。其結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。 
    系統(tǒng)軟件主要包含前置處理程序、圖形顯示程序、后置處理程序和機(jī)床仿真加工程序。

圖1-9MPAPT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 

    （2）自動(dòng)編程系統(tǒng)數(shù)控軟件的處理過(guò)程：先將數(shù)控軟件調(diào)入計(jì)算機(jī)，然后將用數(shù)控語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的零件源程序輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)才能對(duì)源程序的語(yǔ)句依次進(jìn)行處理，直到獲得所要求的數(shù)控加工程序?yàn)橹埂牧慵闯绦虻綌?shù)控加工程序的具體處理過(guò)程主要分為兩個(gè)階段，即前置處理和后置處理。前置處理主要完成對(duì)源程序進(jìn)行翻譯和計(jì)算都中心軌跡，它與具體的數(shù)控機(jī)床無(wú)關(guān)，其輸出內(nèi)容為CL文件中的CLDATA，即為一般的刀具中心軌跡數(shù)據(jù)和有關(guān)的加工參數(shù)（如進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速等）。而CLDATA還不能作為數(shù)控機(jī)床的控制指令，因此，必須把CLDATA轉(zhuǎn)換成符合特定數(shù)控機(jī)床指令要求的加工程序或控制紙帶。這部分工作是由后置處理來(lái)完成。所以前置處理程序一般是通用的，而后置處理程序是專(zhuān)用的，針對(duì)不同的數(shù)控機(jī)床其處理方法因指令不同或指令格式不同而不同。 
    （3）數(shù)控軟件的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：前置處理程序的處理對(duì)象是用數(shù)控語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的源程序，輸出的結(jié)果是CLDATA；而后置處理程序的處理對(duì)象是前置處理程序的輸出結(jié)果（CLDATA），輸出的結(jié)果則是特定數(shù)控機(jī)床的加工程序。 
    把前、后置處理分開(kāi)，即前置處理不針對(duì)具體的數(shù)控機(jī)床，只輸出具有通用性的刀具中心軌跡數(shù)據(jù)和有關(guān)的加工工藝參數(shù)信息，而由后置處理把這些信息轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)控機(jī)床的加工程序或紙帶。 
    一個(gè)較大的自動(dòng)編程系統(tǒng)（如APT IV），可由上千個(gè)后置處理程序與它配合，因此，整個(gè)系統(tǒng)隨著數(shù)控裝置和機(jī)床的配組改變時(shí)，只需要更換后置處理程序，即可適用于不同數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)編程，其具體設(shè)計(jì)方法均大同小異。
二、圖形交互自動(dòng)編程 
    CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程，是以待加工零件的CAD模型為基礎(chǔ)的集加工工藝規(guī)劃及數(shù)控編程為一體的自動(dòng)編程方法。適用于數(shù)控編程的零件CAD模型的描述方法主要有表面模型和實(shí)體模型。其中以表面模型在數(shù)控編程中應(yīng)用較廣。以表面模型為基礎(chǔ)的CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)又稱(chēng)為圖像數(shù)控編程系統(tǒng)。 
    CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程的主要特點(diǎn)是：零件的幾何形狀可在零件設(shè)計(jì)階段采用CAD/CAM集成系統(tǒng)的幾何設(shè)計(jì)模塊在圖形交互方式下進(jìn)行定義、顯示和修改，最終得到零件的幾何模型。數(shù)控編程的一般過(guò)程包括刀具的定義或選擇、刀具相對(duì)于零件表面的運(yùn)動(dòng)方式的定義、切削加工參數(shù)的確定、刀具軌跡的生成、加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)圖形仿真、程序驗(yàn)證直到后置處理等，一般都是在屏幕菜單即命令驅(qū)動(dòng)圖形交互方式下完成的，具有形象、直觀和高效等優(yōu)點(diǎn)。
1. CAD/CAM集成系統(tǒng)自動(dòng)編程的特點(diǎn) 
    CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程是一種全新的編程方法，與手工編程及APT語(yǔ)言編程比較，具有以下特點(diǎn)： 
    （1）這種編程方法既不象手工編程那樣需要用復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)算出各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，也不需要向APT語(yǔ)言編程那樣，用數(shù)控編程語(yǔ)言去編寫(xiě)描繪零件幾何形狀、加工走刀過(guò)程及后置處理的源程序，而是在計(jì)算機(jī)上直接面向零件的幾何圖形以光標(biāo)指點(diǎn)、菜單選擇、交互對(duì)話的方式進(jìn)行編程，其編程結(jié)果也以圖形的方式顯示在計(jì)算機(jī)上。因此，該方法具有簡(jiǎn)單、直觀、準(zhǔn)確、便于檢查等優(yōu)點(diǎn)。 
    （2）CAD/CAM集成系統(tǒng)自動(dòng)編程軟件常常是和相應(yīng)的CAD軟件有機(jī)的聯(lián)在一起的一體化軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可用來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，又可以直接用設(shè)計(jì)好的零件圖進(jìn)行交互編程，對(duì)實(shí)現(xiàn)CAD/CAM一體化極為有利。 
    （3）系統(tǒng)整個(gè)編程過(guò)程是交互進(jìn)行的，這種交互方式的編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，在編程過(guò)程中可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行修改。 
    （4）編程過(guò)程中圖形數(shù)據(jù)的提取、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、程序的編制及輸出都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行的，因此編程的速度快、效率高、準(zhǔn)確性好。 
    （5）這些軟件都是在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，不需要專(zhuān)用的編程機(jī)，因此便于普遍推廣。
2. CAD/CAM集成系統(tǒng)編程的基本步驟 
    歸納起來(lái)分為五步：零件圖樣及加工工藝分析、幾何造型、刀位軌跡的計(jì)算及生成、后置處理、程序輸出。 
    （1）零件圖樣及加工工藝分析 
    零件圖樣及加工工藝分析是數(shù)控編程的基礎(chǔ)。CAD/CAM集成系統(tǒng)自動(dòng)編程同手工編程、APT語(yǔ)言編程一樣也首先進(jìn)行這項(xiàng)工作。由于國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP）技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到普及應(yīng)用階段，該項(xiàng)工作不能由計(jì)算機(jī)承擔(dān)。 
    （2）幾何造型 
    幾何造型就是利用CAD/CAM集成系統(tǒng)自動(dòng)編程軟件的圖形編輯功能，交互式地進(jìn)行圖形建構(gòu)、編輯修改、曲線曲面造型等工作，將零件被加工部位準(zhǔn)確地繪制在計(jì)算機(jī)屏幕上，與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)自動(dòng)形成零件圖形數(shù)據(jù)庫(kù)。這就相當(dāng)于APT語(yǔ)言編程中，用幾何定義語(yǔ)句定義零件幾何圖形的過(guò)程。不同點(diǎn)在于它不是用語(yǔ)言，而是用計(jì)算機(jī)交互繪圖的方法，將零件的圖形數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中。這些圖形數(shù)據(jù)將作為下一步刀位軌跡計(jì)算的依據(jù)。自動(dòng)編程過(guò)程中，軟件將根據(jù)加工要求提取這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析判斷和必要的數(shù)學(xué)處理，以形成加工的刀具位置數(shù)據(jù)。 
    （3）刀具軌跡的計(jì)算及生成 
    圖形交互式自動(dòng)編程系統(tǒng)的刀具軌跡的生成是面向屏幕的圖形交互進(jìn)行的。首先調(diào)用刀具路徑生成功能，然后根據(jù)屏幕提示，用光標(biāo)選擇相應(yīng)的圖形目標(biāo)，點(diǎn)取相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，輸入所需的各種參數(shù)。軟件將自動(dòng)從圖形中提取編程所需的信息，進(jìn)行分析判斷，計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為刀具位置數(shù)據(jù)，存入指定的刀位文件中或直接進(jìn)行后置處理并生成數(shù)控加工程序，同時(shí)在屏幕上模擬顯示出零件圖形和刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。 
    （4）后置處理 
    后置處理的目的是形成不同機(jī)床所需的數(shù)控加工程序文件。由于各種機(jī)床使用的控制系統(tǒng)不同，其數(shù)控加工程序指令代碼及格式也有所不同。為了解決該問(wèn)題，軟件通常為各種數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)后置處理用的數(shù)控指令對(duì)照表。在進(jìn)行后置處理前，編程人員應(yīng)根據(jù)具體數(shù)控機(jī)床指令代碼及程序的格式事先編輯好這個(gè)文件，后置處理利用該文件處理輸出符合數(shù)控加工格式要求的NC加工文件。 
    （5）程序輸出 
    由于CAD/CAM集成系統(tǒng)自動(dòng)編程軟件在編程過(guò)程中，可在計(jì)算機(jī)內(nèi)自動(dòng)生成刀位軌跡圖形文件和數(shù)控指令文件，因此程序的輸出可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的各種外部設(shè)備進(jìn)行。如使用打印機(jī)打印出數(shù)控加工程序單，并可在程序單上用繪圖機(jī)繪制出刀具軌跡圖。有標(biāo)準(zhǔn)通信接口的機(jī)床控制系統(tǒng)可以和計(jì)算機(jī)直接聯(lián)機(jī)，由計(jì)算機(jī)將加工程序直接送至機(jī)床控制系統(tǒng)。
三、實(shí)物編程 
    這種方法是利用待加工零件的樣件或模型，通過(guò)數(shù)控機(jī)床的仿形測(cè)量裝置或三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)出其輪廓的幾何尺寸，再由數(shù)控系統(tǒng)或通用計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量頭的測(cè)量路線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)生成數(shù)控加工程序或由通用計(jì)算機(jī)輸出數(shù)控加工程序，其工作流程見(jiàn)圖1-11。

圖 1-11 實(shí)物編程流程 

    數(shù)控系統(tǒng)或通用計(jì)算機(jī)之所以能把測(cè)量的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成數(shù)控加工程序，是因?yàn)槠鋬?nèi)部配置了一套完成上述工作的轉(zhuǎn)換程序，即實(shí)物自動(dòng)編程系統(tǒng)軟件。 
    在編程開(kāi)始之前，測(cè)量裝置的球頭探棒相對(duì)樣件或模型的初始位置與刀具加工零件的初始位置一致。若模型是實(shí)際尺寸，為了避免刀具中心軌跡的換算，所選用的探棒球頭形狀和尺寸應(yīng)與實(shí)際加工中所使用的球頭銑刀完全相同，探棒球頭在樣件或模型上移動(dòng)的路線與加工零件時(shí)的走刀路線一致，測(cè)量裝置測(cè)得的原始數(shù)據(jù)就是探棒球頭的中心位置數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)或通用計(jì)算機(jī)處理后便可獲得數(shù)控加工程序。球頭銑刀加工出來(lái)的零件外形與被測(cè)的楊健或模型的外形一模一樣，當(dāng)然測(cè)量裝置的精度直接影響零件的加工精度。 
    用這種方法測(cè)量立體面時(shí)，不需要計(jì)算曲面的法線，因球頭銑刀的中心位置是由探棒球頭的中心位置決定的。
有時(shí)待加工零件的模型不是實(shí)際尺寸，也只需選用探棒球頭半徑與球頭銑刀的比值等于模型與被加工零件的比值即可。例如模型是1：4的，選用半徑為16mm的球頭銑刀，那么選用的探棒球頭的半徑應(yīng)為4mm，數(shù)控系統(tǒng)或通用計(jì)算機(jī)在處理所測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，將所有坐標(biāo)值按4倍比例增大。 
    對(duì)于型面較大、精度要求較高的零件，測(cè)量的步距與行距則要求密，故采集的數(shù)據(jù)相當(dāng)多，自動(dòng)生成的數(shù)控加工程序也相當(dāng)長(zhǎng)，若數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存有限，則應(yīng)考慮分段處理。如果零件的曲面上有溝槽或凹陷，由于探棒不能深入，故使用這種方法也受到一定的限制。