1 前言
學習數控指令及手工編程的目的是：
(1) 能夠對用CAD/CAM系統自動生成的NC程序進行檢查和修改；
(2) 在一些情況下手工編程更快；
(3) 在毛坯尺寸與自動編程所用數據有偏差時，手工編程加工到確定的毛坯尺寸；
(4) 某些編程工作（如尾車燈散光紋）無法用自動編程完成，只能通過手工編程進行。
儘管現有的數控系統種類和品牌較多，但它們所使用的NC程序基本上遵循統一的標準，即ISO1056-1975E標準。利用CAD/CAM軟體自動生成的NC程序也必須是符合該標準的代碼才能被機床所接收。
標準代碼（指令）包括有準備功能（G指令），輔助功能（M指令），主軸功能（S指令），速度功能（F指令）和換刀功能（T指令）。
2 NC程序結構
先來看一段NC程序：
O0001; （程序號）
(TIME=22:52 25-02-02 TOOL - 1 DIA: 20. ) （註釋說明編程時間和所用刀具）
N10 G90 G54 G00 X170. Y-150. Z100.; （工作單節）
N20 M3 S500;
… … … …
… … … …
N140 G03 X56. Y-42. R-70.;
N150 G01 Y-60.;
N160 G0 Z100. G40 M05;
N170 M30; （程序結束）
NC程序通常由程序號碼，註釋語句，工作單節，程序結束語句組成。程序號碼用於標識程序；由字母「O」加上四位數字組成。註釋語句常用於說明程序所用刀具，刀具補正號，編程員，編程時間等信息，機床不對此語句做出響應，註釋語句需寫在括弧（）內。程序結束語句通常使用指令M2或M30，被調用的子程序使用返回主程序指令M99。
工作單節是NC程序的主體部分，可以由順序號碼（N）+準備機能（G）+坐標（X，Y，Z）+輔助機能（M）+主軸機能（S）+進給機能（F）+結束符號（「；」）組成。工作單節可以是以上組成部分的一個或數個部分組合，但同一功能組的指令不能在同一單節重複出現，如G01和G02不能出現在同一單節。通常某一指令的參數未作更改時，該指令代碼可以省略。
3 常用NC指令
3.1 G指令
l G90/G91： 絕對指令/增量指令。其中G90表示NC程序中的刀位坐標是以工作坐標系原點為基準來計算和表達的。而G91則意味著NC程序中刀位終點的坐標都是以相對於刀位起點的增量來表示的。例如圖1中從A點到E點再到C點的坐標用G90和G91表述分別為：
（1） G90 X100.Y80.;
X150.;
（2） G91 X50.Y50.;
X50. ;
l G00/G01：快速定位/直線插位
G00快速移動到終點，其進給速度由機床參數設定，而且其X、Y、Z軸的進給速度均以最大值運動。通常在未加工時使用，用於快速定位到某一位置。
G01指令是依據程式移動單節作最短距離的直線運動，需要指定進給F值。
如圖2 所示，刀具從A點出發到C點，G00指令（G00 G90 X150. Y80.;）走的軌跡是45°的直線到E點，再走一段X軸的單向運動到C點 ；而使用G01指令（G01 G90 X150. Y80.;）走的軌跡是直接從A點到C點。
l G02/G03順時針圓弧插位/逆時針圓弧插位
G02/G03有兩種表達格式，一種為半徑格式，使用參數值R，其格式為：G02/G03 X_ Y_ Z_ R_ F_；（_為數值）R值的正負影響切削圓弧的角度，R值為正時，刀位起點到刀位終點的角度小於或等於180°，R值為負值時刀位起點到刀位終點的角度大於或等於180°。如圖3 所示，加工程式：G02 X150. Y80. R-50.; 軌跡從A點經E點到C點，所走軌跡大於180°。程式G03 X150. Y80. R50.; 的軌跡為從A點經B點到C點。使用該格式不能切削一個整圓，如需切削一個整圓時，可在圓上取一點分兩段加工。
另一種為向量格式，使用參數I，J，K，其格式為：G02/G03 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_，在加工一整圓時，使用G02/G03 I_J_即可。I、J、K值為加工起點相對於圓心的X、Y、Z軸的向量，亦即是X、Y、Z坐標的差值。
l G54~G59坐標系選擇，通常在加工工件時，首先要設定工作坐標系，即工件的坐標原點的機械坐標。其設置值設定在機床對應的「工件補正」中。
l G41/G42刀具半徑左補正/刀具半徑右補正；G40刀具半徑補正取消
刀具實際加工是以中心對準坐標點，在編程時可以不考慮刀具半徑，使用G41/G42指令可以在使用不同半徑的刀具時設定不同的補正值，其格式為：G41/G42 D_。使用G41/G42指令可用於偏移軌跡，進行試切。
l G43/G44刀具長對積向補正/刀具長度負向補正；G49刀具長度補正取消
G43/G44實際上是設定工件相對於刀具的Z軸原點，所以也可以將刀具的長度補正值設為G54坐標系中的Z值，使用G43/G44指令可以指定不同的補正號，其格式為：G43/G44 H_。
l G73~G79，G81~G89固定循環指令，G80取消固定循環。這些指令多用於孔加工，如鑽孔，搪孔，攻牙等，這部分的常用指令將在下期作專題介紹。
3.2 M指令
l M00程式停止
程序運行遇到M00指令將停止運行下一單節，按機床啟動鍵后，重新開始運行，常應用於刀具或加工位置調整時使用。
l M2/M30 程式結束
M30指令可使程式重新回到程式起始處，等待下一次加工。而M02停止在結尾位置，如需重新運行該程序，需按「RESET」鍵還原或者手動移動游標到起始位置。
l M3/M4 主軸正轉/主軸反轉，M5主軸停止。
除非必要並有絕對把握外，請慎重使用M4。
l M8/M9 冷卻液開/冷卻液關
對冷卻液的開關建議使用控制面板上的按鈕控制，以保證有充分準備，免得冷卻液到處飛濺。
l M98呼叫子程序
當加工程式運行到M98指令時，將調用子程序，進到子程序的起始處，格式為M98 P_ 。
l M99返回主程序
子程序結束，返回主程序，繼續運行主程序調用子程序以後的單節。
3.3 F指令
進給機能，指定機床進給速度，單位為mm/min。在G01，G02/G03及G71~G89等指令中配合使用。F指令是一個持續指令，即在下一F指令出現前，將一直保持該F指令所指定的進給值。F值的確定需要考慮主軸轉速，刀具材料、刀具大小及刃數，被加工材料硬度等因素。
3.4 S指令
主軸機能，指定主軸轉速，單位為每分鐘迴轉數rpm，配合M03/M04使用。
3.5 T指令
刀具機能，指定刀具號，適用於帶有刀庫的加工中心，並要求將各刀具的補正值設定好，在模具加工較少使用。
4手工編程示例
下面結合一個典型的實例對手工編程步驟及程序結構和語句作進一步說明：
零件作精加工，毛坯已加工，余量不大：
(1) 首先，確定其工作原點：以中心點為X、Y原點，圓柱頂面即工件最高面為Z軸0點。
(2) 計算坐標點，圓柱被切角點坐標值為X56. Y42.
(3) 選擇刀具，選用φ20的端銑刀，設定刀具直徑補正D01=10.，確定切削方式為順銑，補正方向為左。
(4) 依據刀具給定的加工參數與工件材質，計算並取整，得出主軸轉速S=500和進給速度F=300。
(5) 編寫程式，完整NC程式見「2 NC程序結構」的示常式序。
(6) 檢驗程序
程序中，第一行指定程序號碼；第二行說明選用的刀具和補正號、編程時間；以下每一行為一個工作單節，每一單節以「；」結束。N10單節指定選用坐標系，並選用絕對坐標，同時指定刀具的起始位置。N40單節刀具半徑補正開始，N50~N80完成正方形的加工，N110、N120單節以較慢的速度Z向下刀，防止誤切正方形的上表面。N130~N140加工圓柱，N150將刀具退出離開接觸點再抬刀。N170程序結束。
5手工編程的注意點
進行手工編程時，應注意以下幾個問題和細節：
(1) 大部分的機床設置默認單位為1μm 即0.001毫米，而加上小數點后的單位為mm，所以在編程時一定不要忘記坐標值后的小數點。
(2) 注意參數值的正負，選擇正確的切削方向和補正方向。
(3) 結合使用G90/G91可以減少計算量，但一定不能混淆。
(4) 編製程式時，最好在同一平面內運行，避免三軸同時運動，如：將Z軸運行列為單獨的一個單節，這樣可以有更好的安全性。
(5) 在程式末尾，加工完成時，建議先使用M05停止主軸轉動，再由M02或M30結束程序。M02/M30也將停止主軸，但主軸所受的扭力較大，機床主軸齒輪壽命受損。
(6) 對較長的程序，建議使用CAD/CAM自動編程軟體進行編程，或者在計算機上書寫完整並檢驗后再傳輸到數控機床，這樣可以避免或減少錯誤，同時減少機床待機時間，提高機床利用率。
