1．数控编程的概念
编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效地工作。
为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程序，制作程序的过程称为数控编程。
数控编程的过程不仅指编写数控加工指令代码的过程，还包括从零件分析到编写加工指令代码，再到制成控制介质，以及程序校核的全过程。
2．数控编程的步骤
整个数控编程的步骤如图1－72所示：
（1）分析零件图样和制定加工工艺方案。根据零件图样，明确加工内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择刀具和夹具；确定合理的走刀路线及切削用量。
（2）数值计算。根据零件的几何尺寸、加工路线计算零件加工运动的轨迹，以获得刀位数据。
（3）程序编写。加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，编程人员根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，编写加工程序单。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡及必要的说明。
图1－72 数控编程步骤
（4）制备控制介质。将编制好的程序单的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信号。通过手工输入或通信传输送入数控系统中。
（5）程序校验与首件试切。编写好的程序和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。
3．数控编程的方法
数控编程一般分为手工编程和自动编程两种：
1）手工编程
手工编程就是由人工来完成数控程序编制各个阶段的工作。对于加工形状简单、计算量小、程序较短的零件采用手工编程既经济又及时。因此，手工编程被广泛运用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但对于一些复杂的零件，特别是具有非圆曲线、曲面组成的表面用手工编程有一定的困难，出错的概率较大，应采用“自动编程”的方法。
2）自动编程
自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。编程人员只需要根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数据计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床加工。
4．数控程序的结构与格式
1）数控程序的结构
一个完整的数控加工程序可分为程序号、程序段、程序结束指令等几个部分。以下是
一个典型的数控加工程序。
％ ／／开始符
O0001； ／／程序号
N10G00G54X100Y100M03S1000；
N20G01X20Y50F450T02M08；
N30X120；
…… ／／程序主体
N300M30；
％ ／／结束符
（1）程序号。每一个储存在存储器中的程序都需要指定一个程序号来加以区别，这种用于区别零件加工的程序代号称为程序号，同一机床的程序号不能重复。程序号写在程序的最前面，必须单独占用一行。
（2）程序主体。程序内容是整个程序的核心，它由许多程序段组成，每个程序段一般占一行，由一个或多个指令构成，它表示数控机床的全部动作。
在数控铣床的程序中，子程序的调用也作为主程序内容的一部分，主程序中只完成换刀、调转速、工件定位等动作，其余加工动作都由子程序来完成。
（3）程序结束。程序结束通过M代码来实现，它必须写在程序的最后。可以作为程序结束标记的M代码有M02和M30，它们代表零件加工主程序的结束。为了保证最后程序段的正常执行，通常要求M02（M30）也必须单独占一行。
2）程序段的格式
程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。程序段是程序的基本组成部分，每个程序段由若干个数据字构成，而数据字又由表示地址的英文字母、特殊文字和数字构成，如X30、G90等。
程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的排列、书写方式和顺序。现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写，这种功能字称为续效字。
5．常用编程指令
程序由程序段构成，而数控程序段又由一系列的程序字组成。字，又称功能字，代表一个功能指令。
1）字符与代码
字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。数控系统只能接受二进制信息，所以必须把字符转换成8bit信息组合成的字节，用“0”和“1”组合的代码来表达。
现在国际上广泛采用的两种标准代码是ISO国际标准化组织标准代码和EIA美国电子工业协会标准代码，这两种标准代码的编码方法不同，在大多数现代数控机床上这两种代码都可以使用，只需用系统控制面板上的开关来选择，或用G功能指令来选择。
2）字
在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。字通常由地址（Address）和数值（Number）两部分组成，地址通常是某个大写字母。如“X500”是一个字，X为地址，数字“500”为数值。
数控程序中常用地址代码意义见表1－12。
3）字的功能
组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，不同机床有所不同，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。
（1）顺序号字N。顺序号字，即前面所说的程序段号。顺序号的作用是对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。
（2）准备功能字G。准备功能也称G功能或G代码，是用于数控机床做好某些操作准备动作的指令。它由地址G和后面的两位数字组成，从G00～G99共100种，如G01、G41等。随着数控系统功能的不断提高，有的系统已采用三位数的功能代码，如SIEMENS系统中的G450、G451等。
表1－12 数控程序中常用地址代码意义
G功能以组区别可以分为两大类，续效指令和非续效指令。续效指令功能除在该程序段执行时发生效用外，如下一程序段仍使用相同功能，则不需要再指令一次，其功能会延续到下一程序段，直到被同组别的指令取代为止；非续效指令的功能只在该程序段执行时发挥效用，其功能不会延续到下面的程序段。
FANUC系统和SIEMENS系统的G功能字含义见表1－13。
（3）尺寸字。尺寸字也称尺寸指令，在程序段中主要用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。尺寸字是由规定的地址符及带正负号的多位十进制数组成的。
地址符用的较多的共有三组：第一组是X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R，用于确定终点的坐标或距离；第二组A，B，C，D，E用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组I，J，K用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。
尺寸字可以使用国际单位制或英制，多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如FANUC诸系统可用G21／G20来选择米制单位或英制单位，也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。采用国际单位制时，一般单位为：mm。
（4）进给功能字F。进给功能字的地址符是F，又称F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。它由进给地址符F及数字组成，数字表示切削时所指定的刀具中心运动的进给速度，数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方式。
表1－13 FANUC系统和SIEMENS系统的G功能字含义表
（5）主轴转速功能字S。主轴转速功能字的地址符是S，又称S功能或S指令，用于指定主轴转速。它由主轴转速地址符S及数字组成，数字表示主轴转数，其单位按系统说明书的规定。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度。
（6）刀具功能字T。刀具功能字的地址符是T，所以又称T功能或T指令。它用于指定切削时使用的刀具的刀号及刀具自动补偿时的编组号。其自动补偿的内容有刀具对刀后的刀位偏差、刀具长度及刀具半径补偿。
（7）辅助功能字M。辅助功能字的地址符是M，所以又称M功能或M指令。它由辅助功能地址符M和两位数字组成，主要用于表示数控程序停止、主轴启动及顺和逆、主轴停止、换刀、程序结束并返回、冷却液开与关等功能的指令，各种进给操作时的辅助动作及其状态。辅助功能指令有M00～M99，共计100种。常用M功能字含义见表1－14。
表1－14 常用M功能字含义表
需要说明的是，数控机床的指令在国际上有很多标准，并不完全一致。而随着数控加工技术的发展、不断改进和创新，其系统功能更加强大，使用上会更加方便。在不同数控系统之间，功能指令字也会更加丰富，程序格式上也一定存在差异，编程时要遵照机床数控系统说明书来使用。
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