引言

數(shù)控雕刻機(jī)是 數(shù)控機(jī)床套件 其刀具路徑可通過計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制。它是一種計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器，用于切割各種硬質(zhì)材料，例如木材、復(fù)合材料、鋁、鋼、塑料和泡沫。它是眾多具有數(shù)控變體的工具之一。數(shù)控雕刻機(jī)的概念與 數(shù)控銑床.

數(shù)控雕刻機(jī)的配置多種多樣，從小型家用“臺式”數(shù)控雕刻機(jī)到大型船舶制造廠使用的“龍門式”數(shù)控雕刻機(jī)。盡管配置種類繁多，但大多數(shù)數(shù)控雕刻機(jī)都包含幾個特定部件：專用數(shù)控控制器、一個或多個主軸電機(jī)、交流逆變器以及工作臺。

數(shù)控銑床一般有三軸和五軸數(shù)控兩種格式。

數(shù)控雕刻機(jī)由計(jì)算機(jī)運(yùn)行。坐標(biāo)數(shù)據(jù)由單獨(dú)的程序上傳至機(jī)器控制器。數(shù)控雕刻機(jī)擁有者通常擁有兩款軟件應(yīng)用程序——一款用于設(shè)計(jì)（CAD），另一款用于將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令程序（CAM）。與數(shù)控銑床一樣，數(shù)控雕刻機(jī)可以直接通過手動編程控制，但 CAD/CAM 為輪廓加工開辟了更廣泛的可能性，加快了編程過程，在某些情況下，還可以創(chuàng)建手動編程即使不是完全不可能，也絕對不具備商業(yè)可行性的程序。

數(shù)控雕刻機(jī) 在執(zhí)行相同、重復(fù)性的工作時非常有用。數(shù)控雕刻機(jī)通常能夠提供一致且高質(zhì)量的工作，并提高工廠生產(chǎn)力。

數(shù)控雕刻機(jī)可以減少浪費(fèi)、錯誤頻率以及成品進(jìn)入市場的時間。

數(shù)控銑床為制造流程帶來了更大的靈活性。它可用于生產(chǎn)各種不同的物品，例如門雕、室內(nèi)外裝飾、木板、招牌、木框架、模具、樂器、家具等等。此外，數(shù)控銑床還能通過自動化修邊過程，簡化塑料熱成型工藝。數(shù)控銑床有助于確保零件的可重復(fù)性和充足的工廠產(chǎn)量。

數(shù)控

當(dāng)今所知的數(shù)控技術(shù)興起于20世紀(jì)中期。其起源可以追溯到1952年美國空軍，以及約翰·帕森斯和美國馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學(xué)院。直到20世紀(jì)60年代初，數(shù)控技術(shù)才開始應(yīng)用于生產(chǎn)制造。真正的繁榮始于1972年左右的數(shù)控技術(shù)，十年后，隨著價格實(shí)惠的微型計(jì)算機(jī)的推出，數(shù)控技術(shù)也迎來了發(fā)展。這項(xiàng)令人著迷的技術(shù)的歷史和發(fā)展已在許多出版物中得到詳盡的記錄。

在制造領(lǐng)域，特別是在金屬加工領(lǐng)域，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)引發(fā)了革命。即使在計(jì)算機(jī)成為每家公司和許多家庭的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之前，配備數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床也在機(jī)械車間占有一席之地。微電子技術(shù)的最新發(fā)展和永不停歇的計(jì)算機(jī)發(fā)展，包括其對數(shù)控的影響，已經(jīng)給整個制造業(yè)，特別是金屬加工行業(yè)帶來了重大變化。

數(shù)控定義

多年來，各種出版物和文章中都使用了許多描述來定義數(shù)控是什么。許多定義都具有相同的想法、相同的基本概念，只是使用不同的措辭。

所有已知的定義大多數(shù)都可以歸納為相對簡單的陳述：

數(shù)控可以定義為通過向機(jī)器控制系統(tǒng)發(fā)送特定編碼指令來操作機(jī)床。

指令由字母、數(shù)字和特定符號（例如小數(shù)點(diǎn)、百分號或括號）組合而成。所有指令均按邏輯順序和預(yù)定格式編寫。加工零件所需的所有指令的集合稱為數(shù)控程序、數(shù)控程序或零件程序。此類程序可以存儲以備將來使用，并可隨時重復(fù)使用以獲得相同的加工結(jié)果。

數(shù)控與數(shù)控技術(shù)

嚴(yán)格按照術(shù)語，“NC”和“數(shù)控”這兩個縮寫的含義有所不同?！癗C”代表原始的數(shù)控技術(shù)，而“數(shù)控”則代表較新的計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，它是其早期衍生的現(xiàn)代技術(shù)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，“數(shù)控”是首選縮寫。為了明確每個術(shù)語的正確用法，我們先來了解一下“NC”和“數(shù)控”系統(tǒng)之間的主要區(qū)別。

兩種系統(tǒng)執(zhí)行相同的任務(wù)，即為了加工零件而操縱數(shù)據(jù)。在這兩種情況下，控制系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)計(jì)都包含處理數(shù)據(jù)的邏輯指令。相似之處到此結(jié)束。

NC系統(tǒng)（與數(shù)控系統(tǒng)相對）使用固定的邏輯功能，這些功能內(nèi)置于控制單元內(nèi)，并永久連接。程序員或機(jī)床操作員無法更改這些功能。由于控制邏輯的固定編寫，NC控制系統(tǒng)可以解釋零件程序，但不允許在控制系統(tǒng)之外（通常是在辦公室環(huán)境中）進(jìn)行任何更改。此外，NC系統(tǒng)強(qiáng)制使用穿孔帶輸入程序信息。

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)（而非傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)）使用內(nèi)部微處理器（即計(jì)算機(jī)）。該計(jì)算機(jī)包含存儲各種程序的內(nèi)存寄存器，這些程序能夠處理邏輯功能。這意味著零件程序員或機(jī)床操作員可以更改機(jī)床本身的控制程序，并立即獲得結(jié)果。這種靈活性是數(shù)控系統(tǒng)的最大優(yōu)勢，或許也是該技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。數(shù)控程序和邏輯功能以軟件指令的形式存儲在專用計(jì)算機(jī)芯片上，而不是通過控制邏輯功能的硬件連接（例如電線）來執(zhí)行。與數(shù)控系統(tǒng)相比，數(shù)控系統(tǒng)與“軟連線”一詞同義。

在描述與數(shù)控技術(shù)相關(guān)的特定主題時，通常使用術(shù)語“NC”或“數(shù)控”。請記住，NC在日常用語中也可以表示“數(shù)控”，但“數(shù)控”絕不能指代此處以縮寫“NC”描述的訂單技術(shù)。字母“C”代表計(jì)算機(jī)化，不適用于硬接線系統(tǒng)。如今生產(chǎn)的所有控制系統(tǒng)均采用數(shù)控設(shè)計(jì)。諸如“C&C”或“C'n'C”之類的縮寫是不正確的，會給使用它們的人留下不好的印象。

術(shù)語

絕對零度

這是指所有軸位于傳感器可以物理檢測到的點(diǎn)時的位置。執(zhí)行歸零命令后通常會到達(dá)絕對零位。

軸

物體圍繞其平移或旋轉(zhuǎn)的固定參考線。

滾珠絲杠

滾珠絲杠是一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動的機(jī)械裝置。它由在精密螺紋絲杠中運(yùn)轉(zhuǎn)的循環(huán)滾珠軸承螺母組成。

CAD

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是使用各種基于計(jì)算機(jī)的工具來協(xié)助工程師、建筑師和其他設(shè)計(jì)專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)活動。

CAM

計(jì)算機(jī)輔助制造 (CAM) 是使用各種基于計(jì)算機(jī)的軟件工具來協(xié)助工程師和數(shù)控機(jī)械師制造或制作產(chǎn)品組件的原型。

數(shù)控

數(shù)控是計(jì)算機(jī)數(shù)控的縮寫，特指讀取 G 代碼指令并驅(qū)動機(jī)床的計(jì)算機(jī)“控制器”。

控制器

控制系統(tǒng)是管理、命令、指導(dǎo)或調(diào)節(jié)其他設(shè)備或系統(tǒng)行為的設(shè)備或一組設(shè)備。

開口

這是刀具最低部分與機(jī)床工作臺表面之間的距離。最大距離是指從工作臺到刀具可以達(dá)到的最高點(diǎn)的距離。

鉆頭庫

這些鉆頭也稱為多鉆頭，是通常以 32 毫米為增量間隔排列的鉆頭組。

進(jìn)給速度

或者切削速度是切削刀具與其操作的零件表面之間的速度差。

夾具偏移

該值代表給定夾具的參考零點(diǎn)。它對應(yīng)于絕對零點(diǎn)和夾具零點(diǎn)之間所有軸的距離。

G代碼

G代碼是控制NC和數(shù)控機(jī)床的編程語言的通用名稱。

首頁

這是編程的參考點(diǎn)，也稱為 0,0,0，表示為絕對機(jī)器零點(diǎn)或夾具偏移零點(diǎn)。

線性和圓形插值是一種從一組離散的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)建新數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法。換句話說，這是程序在僅知道中心點(diǎn)和半徑的情況下計(jì)算整圓的切割路徑的方式。

機(jī)器首頁

這是機(jī)器上所有軸的默認(rèn)位置。執(zhí)行歸位命令時，所有驅(qū)動器都會朝其默認(rèn)位置移動，直到到達(dá)指示它們停止的開關(guān)或傳感器。

嵌套

它指的是從板材高效地制造零件的過程。嵌套軟件使用復(fù)雜的算法來確定如何布置零件以最大限度地利用可用庫存。

抵銷

它指的是來自 CAM 軟件測量的中心線距離。

搭載工具

這是指安裝在主軸旁邊的氣動工具。

后處理器

對數(shù)據(jù)進(jìn)行最終處理的軟件，例如格式化數(shù)據(jù)以供顯示、打印或加工。

計(jì)劃零

這是程序中指定的參考點(diǎn) 0,0。在大多數(shù)情況下，它與機(jī)器零點(diǎn)不同。

齒條和小齒輪

齒條和小齒輪是一對將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動的齒輪。

主軸

主軸是裝有工具夾持裝置的高頻電機(jī)。

廢板

它也被稱為犧牲板，它是用作被切割材料的基礎(chǔ)的材料。它可以由許多不同的材料制成，其中中密度纖維板和刨花板是最常見的。

刀具加載

這是指的是工具切割材料時施加的壓力。

工具速度

它也被稱為主軸轉(zhuǎn)速，這是機(jī)器主軸的旋轉(zhuǎn)頻率，以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（RPM）為單位。

工裝

令人驚訝的是，工具通常是數(shù)控設(shè)備中最不為人理解的方面。鑒于它是影響切割質(zhì)量和切割速度最大的因素，操作員應(yīng)該花更多時間探索這個問題。

切削工具通常有 3 種不同的材質(zhì)：高速鋼、硬質(zhì)合金和金剛石。

高速鋼 (HSS)

高速鋼是這三種材料中最鋒利的，也是最便宜的，然而它的磨損也最快，所以只能用于非研磨性材料。它需要經(jīng)常更換和磨礪，因此它主要用于操作員需要在內(nèi)部切割定制輪廓以完成特殊工作的情況。

整體硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金刀具有不同的形式：硬質(zhì)合金刀頭、硬質(zhì)合金刀片和整體硬質(zhì)合金刀具。請記住，并非所有的硬質(zhì)合金都是相同的，因?yàn)檫@些刀具制造商的晶體結(jié)構(gòu)差異很大。因此，這些刀具對熱量、振動、沖擊和切削負(fù)荷的反應(yīng)不同。通常，低成本的通用硬質(zhì)合金刀具的磨損和碎裂速度比高價位的名牌刀具更快。

碳化硅晶體嵌入鈷粘合劑中形成刀具。當(dāng)?shù)毒呤軣釙r，鈷粘合劑失去保持碳化物晶體的能力，刀具變鈍。同時，缺失碳化物留下的空洞會被切割材料中的污染物填滿，從而加劇鈍化過程。

金剛石工具

近幾年來，這類工具的價格有所下降。其出色的耐磨性使其成為切割高壓層壓板或中密度纖維板等材料的理想選擇。有人聲稱它的使用壽命比硬質(zhì)合金高出 100 倍。如果金剛石尖頭工具碰到嵌入的釘子或硬結(jié)，則容易碎裂或破裂。一些制造商使用金剛石工具對磨料進(jìn)行粗切割，然后在精加工工作中改用硬質(zhì)合金或插入式工具。

刀具幾何形狀

柄

刀柄是刀具上被刀架夾持的部分。它是刀具上沒有加工痕跡的部分。刀柄必須保持無污染、無氧化和無劃痕。

切割直徑

這是工具將產(chǎn)生的切口的直徑或?qū)挾取?/p>

切割長度

這是刀具的有效切削深度或刀具能夠切入材料的深度。

長笛

這是工具的一部分，用于將切割的材料鉆出。刀具上的槽數(shù)對于確定切屑負(fù)荷很重要。

刀具輪廓

這一類別的工具有很多種。主要考慮的是上切螺旋和下切螺旋、壓縮螺旋、

粗銑刀、精銑刀、低螺旋和直銑刀。所有這些刀具均由一至四個刃口組合而成。

上切螺旋將導(dǎo)致切屑從切口向上飛出。這在進(jìn)行盲切或垂直向下鉆孔時非常有用。然而，這種刀具幾何形狀會促進(jìn)提升并傾向于撕裂被切割材料的頂部邊緣。

下切螺旋刀具將把切屑向下推入切口，這往往會改善零件的保持力，但在某些情況下會導(dǎo)致堵塞和過熱。這種刀具還會撕裂被切割材料的底部邊緣。

上切和下切螺旋刀具均帶有粗加工、斷屑槽或精加工刃口。

壓縮螺旋是上切槽和下切槽的組合。

壓縮工具將碎片從邊緣推向材料的中心，用于切割雙面層壓板或當(dāng)邊緣撕裂成為問題時使用。

當(dāng)切割較軟的材料（例如塑料和泡沫）時，當(dāng)焊接和排屑至關(guān)重要時，請使用低螺旋或高螺旋螺旋鉆頭。

芯片負(fù)載

延長刀具壽命的最重要因素是消散刀具吸收的熱量。最快的方法是切割更多的材料，而不是放慢速度。切屑比灰塵更能從刀具中吸收熱量。此外，刀具與材料的摩擦也會產(chǎn)生摩擦，從而產(chǎn)生熱量。

在延長刀具壽命的過程中要考慮的另一個因素是保持刀具、夾頭和刀架清潔，無沉積物或腐蝕，從而減少由刀具不平衡引起的振動。

刀具每個齒去除的材料厚度稱為切屑負(fù)荷。

切屑負(fù)荷計(jì)算公式如下：

切屑負(fù)荷 = 進(jìn)給率 / RPM / 刃數(shù)

當(dāng)切屑負(fù)荷增加時，刀具壽命會增加，同時縮短循環(huán)時間。此外，各種切屑負(fù)荷都將實(shí)現(xiàn)良好的邊緣光潔度。最好參考刀具制造商的切屑負(fù)荷圖表來找到最佳使用數(shù)值。建議的切屑負(fù)荷通常在 0.003" 到 0.03" 或 0.07 mm 到 0.7 mm 之間。

配件

標(biāo)簽打印

尤其是在數(shù)控機(jī)床日益融入整個業(yè)務(wù)模式的背景下，這種方案在行業(yè)中越來越受歡迎?？刂破骺梢赃B接到銷售或調(diào)度軟件，零件加工完成后即可打印零件標(biāo)簽。一些供應(yīng)商使用標(biāo)簽來識別剩余材料，以便日后輕松檢索。

光學(xué)讀取器

它們也可以稱為條形碼掃描器，可以集成到控制器中，這樣只需掃描工作計(jì)劃表上的條形碼即可調(diào)用程序。此選項(xiàng)通過自動執(zhí)行程序加載過程節(jié)省了寶貴的時間。

探頭

這些測量設(shè)備形式多樣，功能各異。有些探頭僅測量表面 h8，以確保在 h8 敏感應(yīng)用中正確對準(zhǔn)。其他探頭可以自動掃描三維物體的表面以供日后復(fù)制。

刀具長度傳感器

刀具長度傳感器的作用類似于探針，可測量刀具末端與工作空間表面之間的距離，并將該數(shù)字輸入到控制器的刀具參數(shù)中。這一小小附加功能可使操作員免于每次更換刀具時所需的冗長過程。

激光投影儀

這些設(shè)備最早應(yīng)用于家具行業(yè)的數(shù)控皮革切割機(jī)。數(shù)控工作臺上方安裝的激光投影儀可以投射待切割部件的圖像。這大大簡化了毛坯在工作臺上的定位，避免了缺陷和其他問題。

乙烯基切刀

乙烯基刀附件在標(biāo)識行業(yè)中很常見。這是一種可以安裝在主軸上或側(cè)面的刀具，配有一個可自由旋轉(zhuǎn)的刀頭，其壓力可通過旋鈕調(diào)節(jié)。該附件允許用戶將數(shù)控銑床轉(zhuǎn)變?yōu)槔L圖儀，用于制作用于噴砂的乙烯基遮罩或用于卡車和標(biāo)識的乙烯基字母和徽標(biāo)。

冷卻液分配器

冷風(fēng)槍或切削液噴霧器與木工銑刀一起使用，用于切割鋁或其他有色金屬。這些附件在切削工具附近噴射冷風(fēng)或切削液霧，以確保切削工具在工作時保持冷卻。

雕刻機(jī)

雕刻機(jī)安裝在主軸上，由一個浮動頭組成，浮動頭上裝有一把直徑較小的雕刻刀，雕刻刀的轉(zhuǎn)速在 20,000 到 40,000 RPM 之間。浮動頭確保即使材料厚度發(fā)生變化，雕刻深度也將保持不變。這種選擇在標(biāo)牌制作行業(yè)最為常見，盡管獎杯制造商、琴師和木制品店也將其用于鑲嵌細(xì)工。

旋轉(zhuǎn)軸

沿 x 軸或 y 軸設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸可以將雕刻機(jī)變成數(shù)控車床。其中一些旋轉(zhuǎn)軸只是一個旋轉(zhuǎn)主軸，而另一些則是可轉(zhuǎn)位的，這意味著它們可以用來雕刻復(fù)雜的零件。

浮動刀頭

浮動刀頭將使刀具與被切割材料的頂面保持特定的 h8 距離。當(dāng)在零件的頂面上切割特征時，這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榱慵捻斆婵赡懿皇瞧秸?。一個例子是在餐桌頂部切割 V 形槽。

等離子切割機(jī)

等離子切割機(jī)是一些機(jī)器的附加裝置，允許用戶切割不同厚度的金屬板零件。

聚合工具

聚合工具可以完成直切割機(jī)無法完成的許多操作。

常規(guī)加工和數(shù)控加工

數(shù)控加工究竟優(yōu)于傳統(tǒng)加工方法，原因何在？它真的有優(yōu)勢嗎？主要優(yōu)勢體現(xiàn)在哪些方面？如果將數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行比較，就會發(fā)現(xiàn)一種加工零件的通用方法：

1. 獲取并研究圖紙

2.選擇最合適的加工方法

3. 確定設(shè)置方法（工件保持）

4. 選擇切削刀具

5. 確定速度和進(jìn)給

6. 加工零件

兩種加工方式的基本方法相同。主要區(qū)別在于輸入各種數(shù)據(jù)的方式。手動進(jìn)給速度為 10 英寸/分鐘 (10 in/min)

數(shù)控應(yīng)用也是如此，但應(yīng)用方法卻不同。冷卻液也是如此——可以通過旋轉(zhuǎn)旋鈕、按下開關(guān)或編寫特殊代碼來激活冷卻液。所有這些操作都會導(dǎo)致冷卻液從噴嘴噴出。這兩種加工方式都需要用戶具備一定的知識。畢竟，金屬加工，尤其是金屬切削，主要是一種技能，但在很大程度上，它也是一門藝術(shù)，是許多人從事的職業(yè)。數(shù)控應(yīng)用也是如此。與任何技能、藝術(shù)或職業(yè)一樣，精通所有細(xì)節(jié)是取得成功的必要條件。成為一名數(shù)控機(jī)械師或數(shù)控程序員需要的不僅僅是技術(shù)知識。工作經(jīng)驗(yàn)、直覺以及有時被稱為“直覺”的東西，都是任何技能不可或缺的補(bǔ)充。

在傳統(tǒng)加工中，機(jī)器操作員用一只手或兩只手設(shè)置機(jī)器并移動每個切削刀具，以生產(chǎn)所需的零件。手動機(jī)床的設(shè)計(jì)提供了許多有助于加工零件過程的功能，例如杠桿、手柄、齒輪和刻度盤等。操作員對批次中的每個零件重復(fù)相同的身體動作。但是，在這種情況下，“相同”一詞實(shí)際上意味著“相似”而不是“相同”。人類無法始終完全相同地重復(fù)每個過程 - 這是機(jī)器的工作。人們不可能一直以相同的性能水平工作，而無需休息。我們每個人都有好的時候和壞的時候。當(dāng)將這些時刻的結(jié)果應(yīng)用于加工零件時，很難預(yù)測。每批零件中都會存在一些差異和不一致。零件并不總是完全相同。保持尺寸公差和表面光潔度質(zhì)量是傳統(tǒng)加工中最典型的問題。個別機(jī)械師可能有他們的同事。這些因素和其他因素的結(jié)合造成了大量不一致性。

數(shù)控加工消除了大多數(shù)不一致性。它不需要與機(jī)械加工相同的物理參與。在數(shù)字上

受控加工不需要任何杠桿、刻度盤或手柄，至少與傳統(tǒng)加工不同。零件程序一旦得到驗(yàn)證，就可以多次使用，始終返回一致的結(jié)果。這并不意味著沒有限制因素。切削刀具確實(shí)會磨損，一批材料毛坯與另一批材料毛坯不相同，設(shè)置可能會有所不同，等等。在必要時，應(yīng)考慮并補(bǔ)償這些因素。

數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)并不意味著所有手動機(jī)床的瞬間消亡，甚至長期消亡。有時，傳統(tǒng)的加工方法比計(jì)算機(jī)化方法更可取。例如，簡單的一次性作業(yè)在手動機(jī)床上完成可能比數(shù)控機(jī)床更高效。某些類型的加工作業(yè)更適合手動或半自動加工，而不是數(shù)控加工。數(shù)控機(jī)床并非旨在取代所有手動機(jī)床，而只是作為它們的補(bǔ)充。

很多情況下，某些加工是否使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行的決定取決于所需零件的數(shù)量，而非其他因素。雖然批量加工的零件數(shù)量始終是一個重要標(biāo)準(zhǔn)，但它絕不是唯一的因素。

還應(yīng)考慮零件的復(fù)雜性、公差、所需的表面光潔度質(zhì)量等。通常，單個復(fù)雜零件將從數(shù)控加工中受益，而五十個相對簡單的零件則不會。

請記住，數(shù)控從未單獨(dú)加工過任何零件。數(shù)控只是一種過程或方法，可使機(jī)床以高效、準(zhǔn)確和一致的方式使用。

數(shù)控優(yōu)勢

數(shù)控的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？

重要的是要了解哪些加工領(lǐng)域能從數(shù)控機(jī)床中受益，哪些領(lǐng)域更適合采用傳統(tǒng)方式。認(rèn)為一臺2馬力的數(shù)控銑床就能勝過目前由功率高出20倍的手動銑床完成的加工任務(wù)，這種想法是荒謬的。同樣不合理的是，期望數(shù)控銑床的切削速度和進(jìn)給率能比傳統(tǒng)機(jī)床大幅提升。如果加工和刀具條件相同，兩種情況下的切削時間會非常接近。

數(shù)控用戶可以并且應(yīng)該期待改進(jìn)的一些主要領(lǐng)域：

1. 減少設(shè)置時間

2. 縮短交貨時間

3. 準(zhǔn)確性和重復(fù)性

4. 復(fù)雜形狀的輪廓

5. 簡化工具和工件夾持

6. 一致的切割時間

7. 總體生產(chǎn)效率提高

每個領(lǐng)域都只提供潛在的改進(jìn)。不同用戶的實(shí)際改進(jìn)程度將有所不同，具體取決于現(xiàn)場生產(chǎn)的產(chǎn)品、所使用的數(shù)控機(jī)床、設(shè)置方法、夾具的復(fù)雜程度、切削刀具的質(zhì)量、管理理念和工程設(shè)計(jì)、員工的經(jīng)驗(yàn)水平以及個人態(tài)度等。

減少設(shè)置時間

在許多情況下，數(shù)控機(jī)床的設(shè)置時間可以縮短，有時甚至大幅縮短。重要的是要意識到設(shè)置是手動操作，很大程度上取決于數(shù)控操作員的水平、夾具類型以及機(jī)加工車間的常規(guī)操作。設(shè)置時間雖然效率不高，但卻必不可少——它是企業(yè)間接成本的一部分。將設(shè)置時間保持在最低限度應(yīng)該是任何機(jī)加工車間主管、程序員和操作員的首要考慮因素之一。

由于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)，設(shè)置時間并非主要問題。模塊化夾具、標(biāo)準(zhǔn)工裝、固定定位器、自動換刀、托盤等先進(jìn)功能，使設(shè)置時間比傳統(tǒng)機(jī)床的同類設(shè)置更高效。憑借對現(xiàn)代制造的深入了解，生產(chǎn)力可以顯著提高。

為了評估設(shè)置時間的成本，一次設(shè)置下加工的零件數(shù)量也很重要。如果一次設(shè)置中加工大量零件，則每個零件的設(shè)置成本可能非常低。將幾個不同的操作分組到一個設(shè)置中也可以實(shí)現(xiàn)非常類似的減少。即使設(shè)置時間較長，與設(shè)置幾臺傳統(tǒng)機(jī)器所需的時間相比，這也是合理的。

縮短交貨時間

一旦編寫并驗(yàn)證了零件程序，它就可以在將來再次使用，即使是在很短的時間內(nèi)。雖然第一次運(yùn)行的準(zhǔn)備時間通常較長，但任何后續(xù)運(yùn)行的準(zhǔn)備時間幾乎為零。即使零件設(shè)計(jì)的工程變更需要修改程序，通常也可以快速完成，從而縮短準(zhǔn)備時間。

設(shè)計(jì)和制造傳統(tǒng)機(jī)器的幾種特殊夾具所需的較長的準(zhǔn)備時間，通?？梢酝ㄟ^準(zhǔn)備零件程序和使用簡化的夾具來減少。

準(zhǔn)確性和重復(fù)性

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的高精度和可重復(fù)性一直是眾多用戶的最大優(yōu)勢。無論零件程序存儲在磁盤、計(jì)算機(jī)內(nèi)存，還是磁帶（原始存儲方式），其始終保持不變。任何程序都可以隨意更改，但一旦驗(yàn)證通過，通常無需再進(jìn)行任何修改。給定程序可以根據(jù)需要重復(fù)使用多次，且不會丟失任何數(shù)據(jù)。誠然，程序必須適應(yīng)刀具磨損、工作溫度等可變因素，并需要安全存儲，但通常數(shù)控程序員或操作員幾乎無需干預(yù)。數(shù)控機(jī)床的高精度和可重復(fù)性使其能夠持續(xù)生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的零件。

復(fù)雜形狀的輪廓

數(shù)控車床和加工中心能夠加工各種形狀的輪廓。許多數(shù)控用戶購置機(jī)床只是為了加工復(fù)雜的零件。航空航天和汽車工業(yè)中的數(shù)控應(yīng)用就是很好的例子。對于任何三維刀具路徑的生成，某種形式的計(jì)算機(jī)編程幾乎是必不可少的。

無需額外花費(fèi)制作模型進(jìn)行描模，即可制造復(fù)雜形狀（如模具）。只需按下按鈕、模板、木制模型和其他制模工具，即可實(shí)現(xiàn)鏡像零件。

簡化工具和工件夾持

使用專門為數(shù)控應(yīng)用設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)工具，無法消除傳統(tǒng)機(jī)器周圍的工作臺和抽屜中堆積的標(biāo)準(zhǔn)和自制工具。多階梯工具（如導(dǎo)向鉆、階梯鉆、組合工具、沉頭鉆等）被幾個單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)工具取代。這些工具通常比特殊和非標(biāo)準(zhǔn)工具更便宜，也更容易更換。削減成本的措施迫使許多工具供應(yīng)商保持低價甚至不存在。標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成工具通常比非標(biāo)準(zhǔn)工具更容易獲得。

數(shù)控機(jī)床的夾具和工件夾持只有一個主要目的——將同一批次的所有零件牢固地固定在相同的位置。專為數(shù)控加工設(shè)計(jì)的夾具通常不需要夾具、導(dǎo)向孔和其他孔定位輔助工具。

提高切削時間和生產(chǎn)率

數(shù)控機(jī)床的切削時間通常稱為循環(huán)時間，并且始終保持一致。與傳統(tǒng)加工不同，傳統(tǒng)加工中操作員的技能、經(jīng)驗(yàn)和個人疲勞程度會發(fā)生變化，而數(shù)控加工則由計(jì)算機(jī)控制。少量的手動工作僅限于零件的設(shè)置和裝卸。對于大批量生產(chǎn)，非生產(chǎn)時間的高成本會分?jǐn)偟蕉鄠€零件上，因此其影響較小。一致的切削時間主要適用于重復(fù)性作業(yè)，因?yàn)樵诖祟愖鳂I(yè)中，可以非常準(zhǔn)確地進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和將工作分配到各個機(jī)床。

公司經(jīng)常購買數(shù)控機(jī)床的主要原因純粹是出于經(jīng)濟(jì)考慮——這是一項(xiàng)重要的投資。此外，擁有競爭優(yōu)勢始終是每位工廠經(jīng)理的首要考慮。數(shù)控技術(shù)為顯著提高生產(chǎn)效率和零件整體質(zhì)量提供了卓越的手段。與其他方法一樣，它必須被明智而熟練地運(yùn)用。當(dāng)越來越多的公司使用數(shù)控技術(shù)時，僅僅擁有一臺數(shù)控機(jī)床已不再能帶來額外的優(yōu)勢。那些能夠取得進(jìn)步的公司，是那些懂得高效運(yùn)用技術(shù)并將其付諸實(shí)踐，從而在全球經(jīng)濟(jì)中保持競爭力的公司。

為了實(shí)現(xiàn)大幅提高生產(chǎn)力的目標(biāo)，用戶必須理解數(shù)控技術(shù)所基于的基本原理。這些原理涵蓋多種形式，例如，理解電子電路、復(fù)雜的梯形圖、計(jì)算機(jī)邏輯、計(jì)量學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理與實(shí)踐等等。每一項(xiàng)原理都需要負(fù)責(zé)人學(xué)習(xí)和掌握。本手冊重點(diǎn)關(guān)注與數(shù)控編程直接相關(guān)的主題，并重點(diǎn)介紹最常見的數(shù)控機(jī)床、加工中心和車床（有時也稱為車削中心）。零件質(zhì)量對每位程序員和機(jī)床操作員都至關(guān)重要，這一目標(biāo)也體現(xiàn)在本手冊的方法和眾多示例中。

數(shù)控機(jī)床的類型

數(shù)控機(jī)床種類繁多，種類繁多。隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的數(shù)量也在迅速增加。我們不可能一一列舉所有數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域，以下是數(shù)控機(jī)床的一些應(yīng)用領(lǐng)域的簡要列表：

1. 銑床和加工中心

2. 車床和車削中心

3. 鉆孔機(jī)

4. 鏜銑床和刨床

5. 電火花加工機(jī)床

6.沖床和剪床

7.火焰切割機(jī)

8。 雕刻機(jī)

9. 水射流和激光輪廓儀

10.外圓磨床

11. 焊接機(jī)

12.彎管機(jī)、繞線機(jī)、旋壓機(jī)等。

數(shù)控加工中心和車床在工業(yè)領(lǐng)域的安裝數(shù)量中占主導(dǎo)地位。這兩類機(jī)床的市場份額幾乎旗鼓相當(dāng)。某些行業(yè)可能根據(jù)自身需求對某一類機(jī)床的需求更高。必須記住，車床種類繁多，加工中心的種類也同樣繁多。然而，立式機(jī)床的編程過程與臥式機(jī)床或簡單的數(shù)控銑床的編程過程類似。即使在不同的機(jī)床組之間，也存在大量通用應(yīng)用，編程過程通常相同。例如，用立銑刀銑削的輪廓與用線切割的輪廓有很多共同之處。

銑床和加工中心

銑床的標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)為 3 個，即 X、Y 和 Z 軸。銑削系統(tǒng)上設(shè)置的部分是所有切削刀具旋轉(zhuǎn)，它可以上下移動（或進(jìn)出），但它并不物理地跟隨刀具路徑。

數(shù)控銑床（有時也稱為數(shù)控銑床）通常體積小、結(jié)構(gòu)簡單，不帶換刀裝置或其他自動功能。它們的額定功率通常較低。在工業(yè)領(lǐng)域，它們用于工具室作業(yè)、維護(hù)或小零件生產(chǎn)。與數(shù)控鉆床不同，它們通常設(shè)計(jì)用于輪廓加工。

數(shù)控加工中心比鉆銑床更受歡迎，效率也更高，主要是因?yàn)槠潇`活性。數(shù)控加工中心的主要優(yōu)勢在于能夠?qū)ぜM(jìn)行分組

只需一次設(shè)置即可完成多種不同的操作。例如，鉆孔、鏜孔、锪孔、攻絲、锪平面和輪廓銑削等操作均可集成到單個數(shù)控程序中。此外，通過使用托盤自動換刀（以最大程度減少空閑時間）、分度至零件不同側(cè)面、使用附加軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及其他一系列功能，數(shù)控加工中心可配備專用軟件來控制速度和進(jìn)給、刀具壽命、自動在線測量和偏移調(diào)整以及其他提高生產(chǎn)效率和節(jié)省時間的設(shè)備。

典型的數(shù)控加工中心有兩種基本設(shè)計(jì)：立式加工中心和臥式加工中心。這兩種類型之間的主要區(qū)別在于其高效加工的性質(zhì)。對于立式數(shù)控加工中心來說，最適合加工的是扁平零件，這些零件要么安裝在工作臺上的夾具上，要么借助虎鉗或卡盤進(jìn)行加工。需要在一次裝夾中加工兩個或更多面的工件更適合使用數(shù)控臥式加工中心。泵殼和其他類似立方體的工件就是一個很好的例子。一些小型零件的多面加工也可以在配備旋轉(zhuǎn)工作臺的數(shù)控立式加工中心上完成。

兩種設(shè)計(jì)的編程過程相同，但水平設(shè)計(jì)增加了一個附加軸（通常是 B 軸）。該軸要么是工作臺的簡單定位軸（分度軸），要么是用于同時進(jìn)行輪廓加工的全旋轉(zhuǎn)軸。

本手冊重點(diǎn)介紹數(shù)控立式加工中心的應(yīng)用，并專門開設(shè)了臥式加工中心的設(shè)置和加工章節(jié)。本書的編程方法也適用于小型數(shù)控銑床、鉆床和/或攻絲機(jī)，但編程人員必須考慮其局限性。

車床和車削中心

數(shù)控車床通常具有兩個軸：垂直的X軸和水平的Z軸。車床與銑床的主要區(qū)別在于，工件繞機(jī)床中心線旋轉(zhuǎn)。此外，切削刀具通常固定不動，安裝在滑動刀架上。切削刀具沿著編程的刀具路徑輪廓移動。對于帶有銑削附件（即所謂的動力刀具）的數(shù)控車床，銑削刀具擁有獨(dú)立的電機(jī)，在主軸靜止時旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)代車床設(shè)計(jì)可以是臥式或立式。臥式比立式更為常見，但兩種設(shè)計(jì)都適用于臥式車床。例如，臥式車床的典型數(shù)控車床可以采用平床身或斜床身設(shè)計(jì)，并可作為棒料車床、卡盤車床或通用車床。除了這些組合或眾多附件外，數(shù)控車床還具備極高的靈活性。通常，尾座、穩(wěn)定架或隨動架、零件接料器、拉出式夾具，甚至第三軸銑削附件等附件都是數(shù)控車床的常用組件。數(shù)控車床功能多樣，因此通常被稱為數(shù)控車削中心。本手冊中的所有文本和程序示例均使用更傳統(tǒng)的術(shù)語“數(shù)控車床”，但仍保留其所有現(xiàn)代功能。

數(shù)控人員

計(jì)算機(jī)和機(jī)床缺乏智能。它們無法思考，也無法理性地評估一個工位。只有具備特定技能和知識的人才能做到這一點(diǎn)。在數(shù)控領(lǐng)域，這些技能通常掌握在兩個關(guān)鍵人員手中，一個負(fù)責(zé)編程，另一個負(fù)責(zé)加工。他們各自的人數(shù)和職責(zé)通常取決于公司的偏好、規(guī)模以及生產(chǎn)的產(chǎn)品。然而，每個職位都有其獨(dú)特之處，盡管許多公司將這兩個職位合二為一，通常被稱為數(shù)控程序員/操作員。

數(shù)控程序員

數(shù)控程序員通常是數(shù)控加工車間中責(zé)任最重的人員。他通常負(fù)責(zé)工廠數(shù)控技術(shù)的成功應(yīng)用。同樣，他也要負(fù)責(zé)解決與數(shù)控操作相關(guān)的問題。

盡管職責(zé)各異，程序員也負(fù)責(zé)與數(shù)控機(jī)床有效使用相關(guān)的各種任務(wù)。事實(shí)上，程序員通常負(fù)責(zé)所有數(shù)控操作的生產(chǎn)和質(zhì)量。

許多數(shù)控程序員都是經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)械師，擁有豐富的機(jī)床操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠閱讀技術(shù)圖紙，并理解設(shè)計(jì)背后的工程意圖。這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是他們在辦公室環(huán)境中“加工”零件的基礎(chǔ)。優(yōu)秀的數(shù)控程序員必須能夠直觀地了解所有刀具運(yùn)動，并識別所有可能涉及的限制因素。程序員必須能夠收集、分析流程，并將所有收集到的數(shù)據(jù)邏輯地整合成一個清晰、連貫的程序。簡而言之，數(shù)控程序員必須能夠從各個方面確定最佳制造方法。

除了機(jī)械加工技能外，數(shù)控程序員還必須了解數(shù)學(xué)原理，主要是方程的應(yīng)用、圓弧和角度的解法。三角學(xué)知識也同樣重要。即使是計(jì)算機(jī)編程，掌握手工編程方法對于理解計(jì)算機(jī)輸出并控制輸出也至關(guān)重要。

真正專業(yè)的數(shù)控程序員的最后一個重要素質(zhì)是傾聽他人意見的能力——無論是工程師、數(shù)控操作員還是管理人員。良好的傾聽技巧是成為靈活變通的首要條件。優(yōu)秀的數(shù)控程序員必須具備靈活性，才能提供高質(zhì)量的編程。

數(shù)控機(jī)床操作員

數(shù)控機(jī)床操作員是數(shù)控程序員的補(bǔ)充職位。在許多小型車間，程序員和操作員可能同時擔(dān)任同一職位。盡管傳統(tǒng)機(jī)床操作員的大部分職責(zé)已轉(zhuǎn)移到數(shù)控程序中，但數(shù)控操作員仍有許多獨(dú)特的職責(zé)。通常情況下，操作員負(fù)責(zé)刀具和機(jī)床的設(shè)置、零件的更換，甚至經(jīng)常負(fù)責(zé)一些過程檢驗(yàn)。許多公司都希望機(jī)床能夠進(jìn)行質(zhì)量控制——無論機(jī)床是手動機(jī)床還是數(shù)控機(jī)床，操作員也必須對該機(jī)床上的工作質(zhì)量負(fù)責(zé)。數(shù)控機(jī)床操作員的一項(xiàng)非常重要的職責(zé)是向程序員報告每個程序的發(fā)現(xiàn)。即使擁有最好的知識、技能、態(tài)度和意圖，“最終”程序也總是有改進(jìn)的余地。數(shù)控操作員是最接近實(shí)際加工過程的人，他們清楚地知道這些改進(jìn)可以達(dá)到什么程度。

證明數(shù)控成本的合理性

數(shù)控機(jī)床的成本可能會讓大多數(shù)制造商感到緊張，但擁有數(shù)控雕刻機(jī)的好處很可能會在很短的時間內(nèi)證明其成本是合理的。

首先要考慮的成本是機(jī)器成本。一些供應(yīng)商提供捆綁銷售，包括安裝、軟件培訓(xùn)和運(yùn)費(fèi)。但大多數(shù)情況下，所有部件都是單獨(dú)出售的，以便客戶定制數(shù)控雕刻機(jī)。

輕松的工作

低端機(jī)床價格在 2,000 美元到 10,000 美元之間。它們通常是用彎曲的金屬板制成的螺栓式自裝套件，并使用步進(jìn)電機(jī)。它們附帶培訓(xùn)視頻和使用說明書。這些機(jī)床適用于 DIY 用途，適用于標(biāo)牌行業(yè)和其他輕型作業(yè)。它們通常配備用于傳統(tǒng)插入式銑刀的適配器。主軸和真空工件夾持等配件是可選配件。這些機(jī)床可以作為專用工序或制造單元的一部分，非常成功地集成到高產(chǎn)量環(huán)境中。例如，可以對其中一臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行編程，使其在組裝前在抽屜面板上鉆孔。

中型

中檔數(shù)控機(jī)床的價格在10,000萬至100,000萬美元之間。這些機(jī)床采用厚壁鋼或鋁制成。它們可能使用步進(jìn)電機(jī)，有時也使用伺服電機(jī)；并使用齒條齒輪傳動或皮帶傳動。它們配備獨(dú)立的控制器，并提供一系列豐富的選配功能，例如自動換刀裝置和真空吸塵工作臺。這些機(jī)床適用于標(biāo)牌行業(yè)的重型作業(yè)以及輕型面板加工應(yīng)用。

對于資源或人力有限的初創(chuàng)企業(yè)來說，這是一個不錯的選擇。它們可以完成櫥柜制造所需的大部分操作，盡管復(fù)雜程度和效率不盡相同。

產(chǎn)業(yè)實(shí)力

高端雕刻機(jī)的價格高達(dá) 100,000 美元。這包括一系列具有 3 到 5 個軸的機(jī)器，適用于廣泛的應(yīng)用。這些機(jī)器將由厚規(guī)格焊接鋼制成，并配備自動換刀器、真空工作臺和其他配件（具體取決于應(yīng)用）。這些機(jī)器通常由制造商安裝，并且通常包括培訓(xùn)。

運(yùn)輸服務(wù)

數(shù)控雕刻機(jī)的運(yùn)輸成本相當(dāng)高昂。由于雕刻機(jī)的重量從幾百磅到幾噸不等，運(yùn)輸成本可能從200美元到5,000美元甚至更多不等，具體取決于運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)。請記住，除非機(jī)器是在附近制造的，否則從歐洲或亞洲運(yùn)輸?shù)浇?jīng)銷商展廳的隱性成本很可能已經(jīng)包含在內(nèi)。此外，機(jī)器交付后，僅僅將機(jī)器運(yùn)到經(jīng)銷商處也可能產(chǎn)生額外費(fèi)用，因此最好聘請專業(yè)的索具工來處理此類操作。

安裝和培訓(xùn)

數(shù)控設(shè)備供應(yīng)商通常收取每天 300 至 1,000 美元的安裝費(fèi)用。安裝和測試雕刻機(jī)可能需要半天到一周的時間。這筆費(fèi)用可能包含在機(jī)器購買價格中。一些供應(yīng)商會提供免費(fèi)的硬件和軟件使用培訓(xùn)，通常是在現(xiàn)場進(jìn)行，而其他供應(yīng)商則會收取每天 300 至 1,000 美元的安裝服務(wù)費(fèi)用。

數(shù)控工作相關(guān)安全

許多公司的墻上都貼著一張安全海報，上面?zhèn)鬟_(dá)著簡單而有力的信息：

安全第一條規(guī)則是遵守所有安全規(guī)則。

本節(jié)的標(biāo)題并未表明安全性是面向編程還是面向加工層面。關(guān)鍵是安全性是完全獨(dú)立的。它獨(dú)立存在，控制著機(jī)加工車間內(nèi)外每個人的行為。乍一看，安全性似乎與加工和機(jī)器操作有關(guān)，也許還與設(shè)置有關(guān)。這絕對是真的，但很難展現(xiàn)完整的圖景。

在典型的機(jī)加車間日常工作中，編程、設(shè)置、加工、工具加工、夾具、檢查、切削和諸如此類的操作中，安全是最重要的元素。安全永遠(yuǎn)都不能被過分強(qiáng)調(diào)。公司談?wù)摪踩?、召開安全會議、張貼海報、發(fā)表演講、請專家來處理。我們所有人看到如此大量的信息和說明，都是出于一些非常充分的理由。其中不少是過去的悲劇事件所導(dǎo)致的——許多法律、規(guī)則和條例都是在對嚴(yán)重事故進(jìn)行調(diào)查和研究后制定的。

乍一看，在數(shù)控加工中，安全似乎是次要的問題。自動化程度很高，零件程序一遍又一遍地重復(fù)運(yùn)行，刀具依然沿用，設(shè)置也很簡單，等等。所有這些都可能導(dǎo)致人們自滿，錯誤地認(rèn)為安全問題已經(jīng)得到妥善處理。這種觀點(diǎn)可能會造成嚴(yán)重后果。

安全是一個大話題，但與數(shù)控工作相關(guān)的幾點(diǎn)至關(guān)重要。每位機(jī)械師都應(yīng)該了解機(jī)械和電氣設(shè)備的危險。打造安全工作場所的第一步是擁有一個干凈的工作區(qū)域，不允許碎屑、油污和其他雜物堆積在地板上。注意人身安全也同樣重要。寬松的服裝、佩戴首飾、領(lǐng)帶、圍巾、未加保護(hù)的長發(fā)、不當(dāng)使用手套以及類似的違規(guī)行為，在加工環(huán)境中都是危險的。強(qiáng)烈建議保護(hù)眼睛、耳朵、手和腳。

機(jī)器運(yùn)行時，應(yīng)安裝防護(hù)裝置，不得暴露任何移動部件。應(yīng)特別注意旋轉(zhuǎn)主軸和自動換刀器。其他可能造成危險的設(shè)備包括托盤更換器、切屑輸送機(jī)、高壓區(qū)、起重機(jī)等。斷開任何聯(lián)鎖裝置或其他安全裝置都是危險的，而且在沒有適當(dāng)技能和授權(quán)的情況下也是違法的。

在編程中，遵守安全規(guī)則也很重要。刀具運(yùn)動可以用多種方式進(jìn)行編程。速度和進(jìn)給必須切合實(shí)際，而不僅僅是數(shù)學(xué)上“正確”。切削深度、切削寬度、刀具特性都對整體安全性有重大影響。

所有這些想法都只是非常簡短的總結(jié)，并提醒我們始終要認(rèn)真對待安全問題。