提案

NC（數控）

NC是利用數字信號自動控制對象（如機床運動和工作過程）的技術，簡稱數控。

數控技術

數控技術是指用數字、文字和符號來編制程序執行一定的工作過程的自動控制技術。

數控系統

數控系統是指實現數控技術功能的軟件和硬件模塊的有機集成體系，是數控技術的載體。

CNC系統（計算機數控系統）

CNC（Computer Numerical Control）系統是指以計算機為核心的數控系統。

數控機床

數控機床是指采用計算機數字控制技術控制加工過程的機床，或裝有計算機數字控制系統的機床。

NC 定義

數控是機床 NC 的全稱。數控 (NC) 使操作員能夠通過數字和符號與機床進行通信。

數控定義

CNC 是計算機數控的簡稱，是現代制造過程中使用 CAD/CAM 軟件控制機床完成自動化加工的自動化技術。配備 CNC 的新型機床使工業能夠持續生產出幾年前難以想象的零件精度。如果程序準備正確，計算機編程正確，則可以多次重復生產相同的零件，精度相同?？刂茩C床的操作 G 代碼命令可以自動執行，速度快、精度高、效率高、可重復性好。

CNC加工是一個計算機化的制造過程，機器連接到計算機，計算機會告訴它移動到哪里。首先，操作員應該創建刀具路徑，操作員使用軟件程序繪制形狀并創建機器將遵循的刀具路徑。

工業領域對數控機床的使用日益頻繁，因此需要具備相關知識和能力的人員，這些人員可以指導機床生產出具有所需形狀和精度的零件。考慮到這一點，作者編寫了這本教科書，旨在揭開數控機床的神秘面紗 - 將其按邏輯順序排列，并用每個人都能理解的簡單語言表達出來。本書以合乎邏輯的分步程序解釋了程序的編寫過程，并提供了實際示例來指導用戶。

元件

數控技術由床身框架、系統、周邊技術3部分組成。

機架組件主要由床身、立柱、導軌、工作臺等基礎件及刀架、刀庫等配套部件組成。

數控系統由輸入/輸出設備、計算機數控裝置、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸伺服驅動裝置、進給伺服驅動裝置、測量裝置等組成，其中裝置是數控系統的核心。

外圍技術主要包括工具技術（工具系統）、編程技術、管理技術。

術語庫

數控：計算機數控。

G代碼：一種通用數控 (NC) 機床語言，用于指定機器將移動到的軸點。

CAD：計算機輔助設計。

CAM：計算機輔助制造。

格：主軸的最小移動量或進給量。在連續或步進模式下切換按鈕時，主軸自動移動到下一個網格位置。

血小板（HPGL）： 用于打印基于矢量的線條圖的標準語言，受 CAD 文件支持。

刀具路徑：用戶定義的編碼路線，刀具將遵循該路線加工工件?！鞍疾邸钡毒呗窂角懈罟ぜ砻?；“輪廓”或“輪廓”刀具路徑完全切割以分離工件形狀。

下臺：切削刀具沿 Z 軸切入材料的距離。

跨過：切削刀具與未切削材料在 X 軸或 Y 軸上的最大距離。

步進電機：直流電機通過接收特定序列的信號或“脈沖”以離散步驟移動，從而實現非常精確的定位和速度控制。

主軸轉速：切削刀具的轉速（RPM）。

常規切割：刀具逆著進給方向旋轉。產生的顫動很小，但在某些木材上會導致撕裂。

減法：鉆頭去除材料以形成形狀。（與添加方法相反。）

進給速度：切削刀具穿過工件的速度。

原點位置（機器零點）：由物理限位開關確定的機器指定零點。（它不識別加工工件時的實際工作原點。）

爬坡切割：刀具隨進給方向旋轉。順向切削可防止撕裂，但使用直槽鉆頭時會產生顫動痕跡；使用螺旋槽鉆頭可減少顫動。

工作原點 (工作零點)：用戶指定的工件零點，頭部將從此點開始執行所有切割。X、Y 和 Z 軸均設置為零。

LCD：液晶顯示屏（用于控制器）。

U盤：插入USB接口的外部數據存儲設備。

功能

高精度

數控機床是機電一體化高度集成的產品，由精密機械和自動控制系統組成，具有較高的定位精度和重復定位精度，傳動系統和結構具有較高的剛性和穩定性，以減少誤差。因此，數控機床具有較高的加工精度，特別是同一批零件制造的一致性好，產品質量穩定，合格率高，這是普通機床無法比擬的。

高效率

數控機床可采用較大的切削量，有效地節省了加工時間。還具有自動變速、自動換刀等自動操作功能，大大縮短了輔助時間，而且一旦形成穩定的加工工序，就無須進行工序間的檢查和測量。因此，數控加工的生產率比普通機床高3-4倍，甚至更多。

高適應性

數控機床根據加工零件的程序進行自動加工，當加工對象改變時，只要改變程序即可，無須使用母模、樣板等專用工藝設備，有利于縮短生產準備周期，促進產品更新換代。

高機械加工性

有些由復雜曲線、曲面構成的機械零件，用常規工藝和手工操作很難加工甚至無法完成，而利用多坐標軸聯動的數控機床可以輕松實現。

經濟價值高

CNC加工中心多采用工序集中，一機多用，在一次裝夾的情況下，即可加工出零件的大部分零件，可替代多臺普通機床，這樣不僅可以減少裝夾誤差，節省工序間運輸、測量、裝夾等輔助時間，而且可以減少機床種類，節省空間，帶來更高的經濟效益。

贊成＆反對

優點

安全

數控機床的操作員通過特殊的防護結構安全地與所有鋒利部件隔離。他仍然可以通過玻璃看到機床上的情況，但他不需要靠近銑床或主軸。操作員也不必接觸冷卻液。根據材料的不同，某些液體可能對人體皮膚有害。

節省勞動力成本

如今，傳統機床需要時刻關注。這意味著每個工人只能操作一臺機床。當 CNC 時代到來時，情況發生了巨大變化。大多數零件每次安裝至少需要 30 分鐘才能加工完成。但計算機數控機床通過自己切割零件來完成。無需觸摸任何東西。工具自動移動，操作員只需檢查程序或設置中的錯誤。話雖如此，CNC 操作員發現他們有很多空閑時間。這些時間可以用來操作其他機床。因此，一個操作員可以操作多臺機床。這意味著您可以節省人力。

最小設定誤差

傳統機床依賴于操作人員對測量工具的熟練掌握，優秀的工人可以確保零件的高精度裝配。許多 CNC 系統使用專門的坐標測量探頭。它通常作為工具安裝在主軸上，用探頭接觸固定部件以確定其位置。然后，確定坐標系的零點，以最大限度地減少設置誤差。

卓越的機器狀態監控

操作員必須識別加工故障和切削刀具，他的決定可能不是最佳的?，F代數控加工中心配備了不同的傳感器。您可以在加工工件時監控扭矩、溫度、刀具壽命和其他因素?；谶@些信息，您可以實時優化流程。例如，您發現溫度過高。較高的溫度意味著刀具磨損、金屬性能差等。您可以減少進給或增加冷卻液壓力來解決這個問題。盡管許多人這么說，但機械加工是當今最廣泛的制造方法。每個行業都在一定程度上使用機械加工。

穩定的精度

有什么比經過驗證的計算機程序更穩定呢？儀器的運動始終相同，因為其精度僅取決于步進電機的精度。

減少測試運行

傳統加工不可避免地會有一些測試零件。工人必須習慣這項技術，在加工第一個零件和測試新技術時，他肯定會錯過一些東西。數控系統有辦法避免試運行。它們采用可視化系統，讓操作員在所有工具通過后真正看到庫存。

輕松加工復雜曲面

用傳統加工幾乎不可能制造出高精度的復雜表面。這需要大量的體力勞動。CAM 系統可以自動為任何表面形成刀具路徑。您無需付出任何努力。這是現代數控加工技術的最大優勢之一。

減少材料浪費

CNC 程序運用算法優化零件結構，結合自動排料軟件，去除多余材料，實現輕量化設計，最大限度地減少材料浪費。

更高的靈活性

傳統方法是銑床加工凹槽或平面，車床加工圓柱和錐度，鉆床加工孔。CNC加工可以將上述所有加工方式組合到一臺機床中。由于刀具軌跡可以編程，因此您可以在任何機器上復制任何運動。因此，我們有可以制造圓柱形零件的銑削中心和可以銑削凹槽的車床。所有這些都減少了零件的設置。

缺點

? 機器操作員和維護人員需要具備豐富的知識和技能。

? 啟動數控加工業務需要較高的初始投資成本。

? 機器故障導致的停機會嚴重影響生產效率。

應用

從世界范圍內數控技術與裝備應用情況來看，其主要應用領域如下：

制造業

機械制造業是最早應用數控技術的行業，擔負著為國民經濟各行業提供先進裝備的重任。主要應用有現代軍事裝備所需的五軸立式加工中心、五軸加工中心、大型五軸龍門銑、汽車工業的發動機、變速箱、曲軸柔性生產線、高速加工中心的開發與制造，以及焊接、裝配、涂裝機器人、板材激光焊接機和激光切割機，航空、船舶、發電工業加工螺旋槳、發動機、發電機、渦輪葉片零件的高速五坐標加工中心，重型車銑復合加工中心等。

信息產業

在信息產業中，從計算機到網絡、移動通訊、遙測、遙控等設備，都需要采用基于超精密技術和納米技術的制造設備，如用于芯片制造的引線鍵合機、晶圓光刻機等，這些設備的控制需要采用計算機數控技術。

醫療器械行業

在醫療行業，很多現代醫學診療設備都采用了數控技術，如CT診斷儀、全身治療機以及基于視覺引導的微創手術機器人等，口腔醫學中的正畸、牙體修復等都需要數控技術。

軍事裝備

現代許多軍事裝備都采用了伺服運動控制技術，如火炮的自動瞄準控制、雷達的跟蹤控制、導彈的自動跟蹤控制等。

其他行業

在輕工業中，有印刷機械、紡織機械、包裝機械和木工機械等采用多軸伺服控制；在建材工業中，有用于石材加工的數控水刀切割機、用于玻璃加工的數控玻璃雕刻機、用于席夢思加工的數控縫紉機和用于服裝加工的數控繡花機；在藝術行業中，越來越多的工藝品和藝術品將采用高性能五軸數控機床生產。

數控技術的應用不僅給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，在國計民生（如IT、汽車）、輕工、醫療等行業發揮著越來越重要的作用，因為這些行業所需設備的數字化已經成為現代制造業的一大趨勢。

趨勢

高速/高精度

高速、精密是機床發展的永恒目標。隨著科學技術的飛速發展，機電產品更新換代的速度加快，對零件加工的精度和表面質量的要求也越來越高。為了適應這一復雜多變的市場需求，目前的機床正向高速切削、干切削、準干切削方向發展，加工精度不斷提高。另外，直線電機、電主軸、陶瓷球軸承、高速滾珠絲杠及螺母、直線導軌等功能部件的應用也為機床的高速、精密發展創造了條件。數控機床采用電主軸，省去了皮帶、帶輪、齒輪等環節，大大降低了主傳動的轉動慣量，提高了主軸的動態響應速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉時的振動和噪聲問題。采用電主軸結構可使主軸轉速達到10000r/min以上。直線電機驅動速度高，加減速特性好，具有優良的響應特性和跟隨精度。采用直線電機作為伺服驅動，省去了滾珠絲杠的中間傳動環節，消除了傳動間隙（包括反向間隙），運動慣性小，系統剛性好，可在高速下精確定位，從而大大提高了伺服精度。直線滾動導軌副由于其各向零間隙，滾動摩擦很小，磨損小，發熱量可以忽略不計，具有非常好的熱穩定性，提高了整個過程的定位精度和重復定位精度。通過直線電機和直線滾動導軌副的應用，機床的快速移動速度可由原來的10-20m/min提高到 60-80米/分鐘，甚至高達 120m/分鐘。

高可靠性

可靠性是數控機床質量的關鍵指標，機床能否發揮其高性能、高精度、高效率，并獲得良好的效益，關鍵取決于其可靠性。

采用CAD進行數控機床設計，采用模塊化進行結構設計

隨著計算機應用的普及和軟件技術的發展，CAD技術得到了廣泛的發展。CAD不僅能代替手工繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行大型整機的設計方案選擇和靜動態特性分析、計算、預測和優化設計，并能對整機各工作部件進行動態仿真。在模塊化的基礎上，在設計階段就可以看到產品的三維幾何模型和逼真的色彩。使用CAD還可以大大提高工作效率，提高設計的一次性成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本，提高市場競爭力。機床部件模塊化設計，不僅可以減少重復勞動，而且可以快速響應市場，縮短產品開發設計周期。

功能性復合

功能復合化的目的是為了進一步提高機床的生產效率，盡量減少非加工輔助時間。通過功能的復合化，可以擴大機床的使用范圍，提高效率，實現一機多用、一機多能，即一臺數控機床既可以實現車削功能，又可以實現銑削加工。在機床上還可以進行磨削加工。電腦數控車銑復合中心將X、Z軸、C、Y軸同時工作，通過C軸和Y軸可以實現平面銑削和偏置孔、槽的加工。機床還配備了強大的刀架和副主軸，副主軸采用內置電主軸結構，通過數控系統直接實現主、副主軸轉速同步，機床工件一次裝夾即可完成全部加工，大大提高了效率。

智能化、網絡化、柔性化、集成化

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統。智能化的內容包括數控系統的各個方面：為了追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數的自動生成；為了改善驅動性能，在連接方面采用智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運行、負載的自動辨識、模型自動選擇、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能自動編程、智能接口、智能診斷、智能監控等方面，以方便系統的診斷和維護。網絡化數控裝備是近年來機床發展的熱點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新型制造模式，如敏捷制造、虛擬企業、全球制造等的基本單元。數控機床向柔性自動化系統的發展趨勢是：由點（單機、加工中心和復合加工中心）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（車間獨立制造島、FA）、體（CIMS、分布式網絡集成制造系統）發展，另一方面注重實用性和經濟性方向。柔性自動化技術是制造業適應動態市場需求、快速更新產品的主要手段，其重點以提高系統的可靠性和實用性為前提，以易于聯網和集成為目標，注重加強單元技術的開發和改進。數控單機向高精度、高速度、高柔性方向發展，數控機床及其組成的柔性制造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS等系統連接，向信息集成方向發展，網絡系統向開放性、集成化、智能化方向發展。

結語

簡而言之，從小型作坊到大型制造工廠，數控技術在我們的工作和日常生活中無處不在。數控機床功能多樣，從雕刻切割個性化木制工藝品到車削銑削精密金屬零件，無所不能。從DIY愛好者到工業制造商，每個人都對數控機床趨之若鶩。數控機床不僅能提高生產力，還能節省人工和材料成本，是創業或升級老舊生產線的理想合作伙伴。