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数控技术作为一种准确、可靠、方便、易用的现代控制方法，近年来正以前所未有的速度广泛应用于各个领域，同时也广泛用于普通机床的数控化改造和设备档次的提升。在数控设备的应用中，对数控加工程序编制后的语法检查和刀具运行轨迹认证十分重要，这一环节是提高加工编程效率和减少编程出错率的重要技术保证。
本文介绍一种通用的数控加工程序检测软件设计方法。设计中包含各种常用的数控指令功能，以满足各种数控设备对功能的要求；为了适应各种设备对有效指令范围的不同要求，对指令的有效性设计了可选功能。对编制完成的数控程序，检测软件具有语法检查功能，可以对出错位置和错误原因进行提示，以便发现错误及时纠正，提高编程效率。检测软件具有模拟加工功能，可在屏幕上以图形方式动态显示加工过程中工件外廓的变化过程和刀具中心的运行轨迹，直观地验证加工轮廓控制的正确性。
数控加工程序检测处理过程大体可分为以下几个部分：数控加工程序输入、数控设备类型选择、设备有效功能选择、语法检测、图形跟踪和其他功能等。检测处理过程的控制流程框架结构如图1所示。
数控加工程序校验软件的结构按检测处理流程和功能进行模块化设计。采用功能划分的模块化设计方法，可以使各程序段功能明确且相对独立，各模块之间的关系清晰，便于调试；其中一些功能模块对多数数控设备具有普适性，可以通用。下面对数控加工程序检测软件的具体设计方法进行讨论。
一、程序输入
通常数控加工指令源程序是按标准数控指令格式，以文本文件保存。因此，程序的输入模块中设计一个通用程序编辑器，加工程序可以通过该编辑器直接输入，并以文本格式保存。也可以将已经编好的加工指令源程序直接调入该编辑器进行编辑和修改。
二、设备选择
该模块的主要功能是选择待检测加工程序所对应的加工设备类型，以便正确进行与设备类型相符的程序校验。
不同数控设备生成的加工轨迹有所不同。如数控铣床和铣削加工中心，加工生成的工件轮廓是一个与刀具中心轨迹相同或平行的图形，而车床和车削加工中心，加工生成的工件轮廓则是一个以刀具中心轨迹轴为母线的轴对称图形。因此，在检测程序设计中，首先按设备类型特点分类，然后不同类型分别编制相应的图形跟踪显示软件。使用时按类型自动调用相应处理软件。
此外，数控指令的含义也与加工设备类型有关。例如，在铣床类设备上表示的终点坐标X值，在车床类设备上则表示为终点处的直径值，采用相对坐标表示径向位移量时，是以直径差值表示，即位移量（半径差）是显示值（直径差）的一半，等等……。因此，可用设备选择功能正确区分这些差别。
输入了设备类型后，设备选择模块具有类型分类判别功能，按轨迹控制特点和加工零件图形特点分类，并自动设置类别标志，为后续工作中进行正确的校验提供相关程序调用依据。设备类型分类控制流程如图2所示。
三、指令选择
不同数控设备功能各异，因而所选用的有效数控代码也不同；因此，设计中应尽可能包含所有常用标准数控代码（ISO code）的语法检查；然后，设计一个有效代码增减功能。实际使用时，针对具体设备的不同要求，选择相应的有效数控代码范围，即可实现该模块具有通用的语法检查功能。
指令选择采用功能列表方式，在每个功能指令旁设计一个选择窗口，通过在选择窗口内打勾确定该功能在程序中是否有效，以适应对各种设备加工控制指令进行语法检查的需要。指令选择程序框图如图3所示。
四、语法检查
可以实现对特定数控设备运动控制参数的语法检查，发现错误及时纠正，然后将检查合格的数控指令文本文件转换成符合该设备要求的数据格式。
其基本功能如下：
打开一个文本文件，对按标准数控指令格式编写的数控加工程序进行语法分析。主要内容为，能够依据设备的刀具运行范围要求，设定运动轨迹超限检测和纠错提示；针对设备的指令功能范围选择，进行有效功能代码的语法检查，对无效功能代码进行纠错提示；对非数控指令的错误代码进行纠错提示；对超过该设备最高转速或进给速度的设定值，进行超限提示。
语法检查正确后，自动转换为能够进行轨迹控制的数据结构，生成的数据可供图形跟踪，也可在运行图形跟踪程序的同时，通过匹配的接口电路直接控制数控设备运行。
语法检查及格式转换模块的内部程序控制流程如图4所示。该模块的设计要点在于通用化设计。实际使用时，针对具体设备的不同要求，选择有效代码范围和各运动参数有效范围，即可实现对不同设备数控加工程序的语法检查。
五、刀具轨迹图形跟踪模块
图形跟踪模块在加工程序的校验中，可以在与数控设备脱机的条件下，在屏幕上模拟显示将要进行的工件加工全过程，并在程序运行结束时在屏幕上呈现实际加工结果，直观验证加工程序编制的控制轨迹是否正确。程序验证过程变得十分便捷。为了便于应用，它应具备以下几个功能：
设备分类判别处理功能，可按分类标志调用不同的图形显示程序，正确显示工件轮廓加工效果；使图形自动缩放功能，可将被加工工件以适当的比例完整地显示在屏幕上；显示已加工部分的外廓；动态显示刀具加工外廓轨迹、显示工件待加工外廓图形；显示已加工、正在加工和将要加工的数控程序段。显示其他主要加工参数（当前运动轴的动态位置、第三轴位置、主轴转速、进给速率等）
下面给出刀具轨迹图形跟踪程序基本结构框架如图5所示。
六、I/O接口模块
该模块提供了一个对数控设备有实际数控要求的控制通道。通过该模块的接口电路可对设备直接进行加工运动轨迹控制。
接口控制模块为非通用模块。应根据控制精度要求和所选伺服电机类型进行有针对性的特定设计。该模块的入口参数来自插补算法模块中控制各轴进给步长及运动方向程序段的运行结果。模块的出口向相应口地址输出各伺服电机运动控制参数，如步长（或距离）、速度（或脉冲频率），方向（或绕组环形分配通电顺序）等。对于带有反馈信号的伺服驱动系统，还应编写相应的反馈信号接收、判断和处理控制程序。
上述各模块的功能组合，使得用这种方法设计的软件能够适应各种数控设备对加工程序校验的不同要求，体现了校验的通用性特点。
该软件简易、实用适用范围宽的设计特点，尤其适合中小企业在掌握和开发现代数控加工新技术中使用。
七、结论
1、数控加工程序校验程序设计中带有尽可能多的常用数控指令功能，可使该校验软件具有广泛的通用性；
2、设计对数控指令有效性的可选功能和控制参数有效范围的可选功能，可以满足各种数控设备对程序校验的不同要求。
3、设计对设备类型的分类，可以满足各类数控加工设备在刀具轨迹控制中，调用不同图形显示子程序、生成不同零件外廓效果的要求，以便直观校验加工程序控制轨迹的正确性。
本文介绍一种通用的数控加工程序检测软件设计方法。设计中包含各种常用的数控指令功能，以满足各种数控设备对功能的要求；为了适应各种设备对有效指令范围的不同要求，对指令的有效性设计了可选功能。对编制完成的数控程序，检测软件具有语法检查功能，可以对出错位置和错误原因进行提示，以便发现错误及时纠正，提高编程效率。检测软件具有模拟加工功能，可在屏幕上以图形方式动态显示加工过程中工件外廓的变化过程和刀具中心的运行轨迹，直观地验证加工轮廓控制的正确性。
数控加工程序检测处理过程大体可分为以下几个部分：数控加工程序输入、数控设备类型选择、设备有效功能选择、语法检测、图形跟踪和其他功能等。检测处理过程的控制流程框架结构如图1所示。
数控加工程序校验软件的结构按检测处理流程和功能进行模块化设计。采用功能划分的模块化设计方法，可以使各程序段功能明确且相对独立，各模块之间的关系清晰，便于调试；其中一些功能模块对多数数控设备具有普适性，可以通用。下面对数控加工程序检测软件的具体设计方法进行讨论。
一、程序输入
通常数控加工指令源程序是按标准数控指令格式，以文本文件保存。因此，程序的输入模块中设计一个通用程序编辑器，加工程序可以通过该编辑器直接输入，并以文本格式保存。也可以将已经编好的加工指令源程序直接调入该编辑器进行编辑和修改。
二、设备选择
该模块的主要功能是选择待检测加工程序所对应的加工设备类型，以便正确进行与设备类型相符的程序校验。
不同数控设备生成的加工轨迹有所不同。如数控铣床和铣削加工中心，加工生成的工件轮廓是一个与刀具中心轨迹相同或平行的图形，而车床和车削加工中心，加工生成的工件轮廓则是一个以刀具中心轨迹轴为母线的轴对称图形。因此，在检测程序设计中，首先按设备类型特点分类，然后不同类型分别编制相应的图形跟踪显示软件。使用时按类型自动调用相应处理软件。
此外，数控指令的含义也与加工设备类型有关。例如，在铣床类设备上表示的终点坐标X值，在车床类设备上则表示为终点处的直径值，采用相对坐标表示径向位移量时，是以直径差值表示，即位移量（半径差）是显示值（直径差）的一半，等等……。因此，可用设备选择功能正确区分这些差别。
输入了设备类型后，设备选择模块具有类型分类判别功能，按轨迹控制特点和加工零件图形特点分类，并自动设置类别标志，为后续工作中进行正确的校验提供相关程序调用依据。设备类型分类控制流程如图2所示。
三、指令选择
不同数控设备功能各异，因而所选用的有效数控代码也不同；因此，设计中应尽可能包含所有常用标准数控代码（ISO code）的语法检查；然后，设计一个有效代码增减功能。实际使用时，针对具体设备的不同要求，选择相应的有效数控代码范围，即可实现该模块具有通用的语法检查功能。
指令选择采用功能列表方式，在每个功能指令旁设计一个选择窗口，通过在选择窗口内打勾确定该功能在程序中是否有效，以适应对各种设备加工控制指令进行语法检查的需要。指令选择程序框图如图3所示。
四、语法检查
可以实现对特定数控设备运动控制参数的语法检查，发现错误及时纠正，然后将检查合格的数控指令文本文件转换成符合该设备要求的数据格式。
其基本功能如下：
打开一个文本文件，对按标准数控指令格式编写的数控加工程序进行语法分析。主要内容为，能够依据设备的刀具运行范围要求，设定运动轨迹超限检测和纠错提示；针对设备的指令功能范围选择，进行有效功能代码的语法检查，对无效功能代码进行纠错提示；对非数控指令的错误代码进行纠错提示；对超过该设备最高转速或进给速度的设定值，进行超限提示。
语法检查正确后，自动转换为能够进行轨迹控制的数据结构，生成的数据可供图形跟踪，也可在运行图形跟踪程序的同时，通过匹配的接口电路直接控制数控设备运行。
语法检查及格式转换模块的内部程序控制流程如图4所示。该模块的设计要点在于通用化设计。实际使用时，针对具体设备的不同要求，选择有效代码范围和各运动参数有效范围，即可实现对不同设备数控加工程序的语法检查。
五、刀具轨迹图形跟踪模块
图形跟踪模块在加工程序的校验中，可以在与数控设备脱机的条件下，在屏幕上模拟显示将要进行的工件加工全过程，并在程序运行结束时在屏幕上呈现实际加工结果，直观验证加工程序编制的控制轨迹是否正确。程序验证过程变得十分便捷。为了便于应用，它应具备以下几个功能：
设备分类判别处理功能，可按分类标志调用不同的图形显示程序，正确显示工件轮廓加工效果；使图形自动缩放功能，可将被加工工件以适当的比例完整地显示在屏幕上；显示已加工部分的外廓；动态显示刀具加工外廓轨迹、显示工件待加工外廓图形；显示已加工、正在加工和将要加工的数控程序段。显示其他主要加工参数（当前运动轴的动态位置、第三轴位置、主轴转速、进给速率等）
下面给出刀具轨迹图形跟踪程序基本结构框架如图5所示。
六、I/O接口模块
该模块提供了一个对数控设备有实际数控要求的控制通道。通过该模块的接口电路可对设备直接进行加工运动轨迹控制。
接口控制模块为非通用模块。应根据控制精度要求和所选伺服电机类型进行有针对性的特定设计。该模块的入口参数来自插补算法模块中控制各轴进给步长及运动方向程序段的运行结果。模块的出口向相应口地址输出各伺服电机运动控制参数，如步长（或距离）、速度（或脉冲频率），方向（或绕组环形分配通电顺序）等。对于带有反馈信号的伺服驱动系统，还应编写相应的反馈信号接收、判断和处理控制程序。
上述各模块的功能组合，使得用这种方法设计的软件能够适应各种数控设备对加工程序校验的不同要求，体现了校验的通用性特点。
该软件简易、实用适用范围宽的设计特点，尤其适合中小企业在掌握和开发现代数控加工新技术中使用。
七、结论
1、数控加工程序校验程序设计中带有尽可能多的常用数控指令功能，可使该校验软件具有广泛的通用性；
2、设计对数控指令有效性的可选功能和控制参数有效范围的可选功能，可以满足各种数控设备对程序校验的不同要求。
3、设计对设备类型的分类，可以满足各类数控加工设备在刀具轨迹控制中，调用不同图形显示子程序、生成不同零件外廓效果的要求，以便直观校验加工程序控制轨迹的正确性。