什么是 CNC？

CNC數控機床是利用計算機對機械運動和工作過程進行程序控制的自動化設備，是集傳統機械制造技術、計算機技術、現代控制技術、傳感檢測技術、網絡通訊技術、光機電技術于一體的智能制造系統，具有高精度、高效、自動化的特點，在現代工業制造業實現柔性自動化、集成化、智能化方面發揮著舉足輕重的作用。

嚴格遵守術語，縮寫 NC 和 CNC 的含義有所不同。NC 代表原始的數控技術，而縮寫 CNC 代表較新的計算機數控技術，這是其較老的相對技術的現代衍生品。然而，在實踐中，CNC 是首選縮寫。為了闡明每個術語的正確用法，請查看 NC 和 CNC 系統之間的主要區別。

數控加工消除了大多數不一致性。它不需要與機械加工相同的物理參與。數控加工不需要任何杠桿、刻度盤或手柄，至少與傳統加工不同。零件程序一旦得到驗證，就可以多次使用，始終返回一致的結果。這并不意味著沒有限制因素。切削刀具確實會磨損，一批材料毛坯與另一批材料毛坯不相同，設置也可能不同。在必要時，應考慮并補償這些因素。

數控技術的出現并不意味著所有手動加工工具的瞬間甚至長期消亡。有時傳統加工方法比計算機化方法更可取。例如，一個簡單的一次性工作在手動加工工具上可能比在 數控機床某些類型的加工作業將受益于手動或半自動加工，而不是數控加工。自動機床并非旨在取代每臺手動機器，而只是對它們進行補充。在許多情況下，某些加工是否在計算機控制的機器上進行的決定取決于所需零件的數量，而不是其他因素。雖然批量加工的零件數量始終是重要標準，但它絕不應該是唯一因素。

還應考慮零件的復雜性、公差和所需的表面光潔度。單個復雜零件可從計算機數控加工中獲益，而 50 個相對簡單的零件則不會。請記住，數控從未單獨加工過單個零件。數控只是一種過程或方法，可使機床以高效、準確和一致的方式使用。

什么是數控機床？

數控機床是將計算機數控系統與傳統機床結合在一起的機電一體化自動化電動工具。它按照存于計算機存儲器中的控制程序，完成部分或全部數控功能，配有接口電路和伺服驅動器的專用計算機系統。數控控制器用數字、字符和符號組成的數字指令來實現機床動作控制。它通常控制位置、角度、速度等機械量和開關量。

不同類型的數控機床種類繁多。隨著技術的發展，它們的數量正在迅速增加。不可能確定所有的應用，它們會列出一長串清單。以下是 16 年2024 種最常見的類型的列表：

輸入1。 銑床和加工中心

輸入2。 車床和車削中心

輸入3。 鉆床

輸入4。 鏜床和鏜銑床

輸入5。 電火花加工機

輸入6。 沖床和剪床

輸入7。 火焰切割機

輸入8。 CNC雕刻機

輸入9。 水刀

輸入10。 激光機

輸入11。 磨床

輸入12。 焊接機

輸入13。 折彎機

輸入14。 繞線機

輸入15。 紡紗機

輸入16。 等離子切割機

數控加工中心和車床在工業中的安裝數量占主導地位。這兩組幾乎平分市場。根據其需求，某些行業可能對某一組的需求更高。必須記住，車床有很多種，加工中心也有很多種。但是，立式機床的編程過程與臥式機床或簡單的數控銑床的編程過程相似。即使在不同的組之間，也存在大量的通用應用，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。

數控銑床和數控加工中心

銑床的標準軸數為 3 個，即 X、Y 和 Z 軸。銑削系統上設置的部分是所有切削刀具旋轉，它可以上下移動（或進出），但它并不物理地跟隨刀具路徑。

數控銑床 通常是小型、簡單的電動工具，沒有工具更換器或其他自動功能。它們的額定功率通常很低。在工業中，它們用于工具室工作、維護目的或小部件生產。它們通常設計用于輪廓加工，與計算機控制的鉆頭不同。

數控加工中心比鉆頭和銑頭更受歡迎，效率更高，主要是因為它們更靈活。用戶從計算機數控加工中心獲得的主要好處是能夠將幾種不同的操作組合成一個設置。例如，鉆孔、鏜孔、锪孔、攻絲、锪孔和輪廓銑削可以合并到一個 CNC 程序中。此外，通過使用托盤自動換刀以最大限度地減少空閑時間、索引到零件的另一側、使用附加軸的旋轉運動以及許多其他功能，靈活性得到了增強，數控加工中心配有特殊軟件，可控制速度和進給、切削刀具的壽命、自動在線測量和偏移調整以及其他提高生產效率和節省時間的設備。

典型的計算機數控加工中心有兩種基本設計。即立式加工中心和臥式加工中心。這兩種類型之間的主要區別在于它們可以高效完成的工作性質。對于立式加工中心，最適合的工作類型是平面零件，要么安裝在工作臺上的夾具上，要么借助虎鉗或卡盤。需要在單個設置中加工 2 個或更多面的工作更適合在臥式加工中心上完成。一個很好的例子是泵殼和其他立方體形狀。一些小零件的多面加工也可以在配備旋轉工作臺的立式加工中心上完成。

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

本手冊主要介紹立式加工中心的應用，其中有一節專門介紹臥式設置和加工。編程方法也適用于小型數控銑床或鉆孔和/或攻絲工具，但程序員必須承認它們的局限性。

CNC 車床和數控車削中心

A 數控車床 通常是具有 2 個軸（垂直 X 軸和水平 Z 軸）的機床。車床與銑床的主要區別在于，零件圍繞機床中心線旋轉。此外，切削刀具通常是固定的，安裝在滑動轉塔中。切削刀具遵循編程刀具路徑的輪廓。對于帶有銑削附件（即所謂的動力刀具）的數控車床，銑削刀具有自己的電機，并且在主軸靜止時旋轉。

您將會看到具有現代設計的臥式車床和立式車床。與立式車床相比，臥式車床是最受歡迎的類型，但是這兩類車床都有這兩種類型。例如，臥式車床中典型的計算機控制車床可以設計成平床身或斜床身，有棒料類型、卡盤類型或通用類型。除了這些組合或許多附件之外，計算機數控車床還提供了一種極其靈活的電動工具。通常，尾座、穩定架或隨動架、零件接料器、拉出手指甚至第三軸銑削附件等附件都是自動車床的常用部件。計算機控制車床用途廣泛，事實上它通常被稱為數控車削中心。本手冊中的所有文本和程序示例都使用更傳統的術語數控車床，但仍可識別其所有現代功能。

數控鉆床和鉆機

CNC 鉆床是一種計算機控制的電動工具，用于在基材上鉆孔、攻絲、鉸孔。下面列出了 7 種最常見的 CNC 鉆頭類型。

? 立式鉆床：工作臺和主軸箱可在立柱上垂直移動，用于加工中小型工件。

? 臺式鉆機：簡稱臺式鉆機。小型 3D 鉆頭最大鉆孔直徑為12-15mm，安裝在鉗工臺上，多用于手工鉆孔，常用于加工小型工件的小孔。

? 搖臂鉆：主軸箱可在搖臂上移動，搖臂可旋轉、升降，工件固定，適用于加工大型、重型、多孔的工件，在機械制造中應用廣泛。

? 深孔鉆：用深孔鉆鉆出深度遠大于直徑的孔的專門動力工具（例如槍管、炮筒、主軸等零件上的深孔），為了便于排屑和避免機床較高，一般為臥式布局，常配有冷卻液輸送裝置（從刀具內部向切削部位輸入冷卻液）和周期性退刀排屑裝置。

? 中心孔鉆：用于加工主軸零件兩端的中心孔。

? 銑鉆床：工作臺可垂直、水平移動，鉆主軸垂直布置，鉆頭可進行銑削加工。

? 臥式鉆床：主軸呈水平布置，床頭箱可垂直移動，一般加工效率比立式鉆床高，可同時加工多個表面。

數控鏜床和鏜銑床

數控鏜床是一種利用鏜刀在工件上加工預制孔的自動化動力機床。鏜刀的旋轉為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。主要用于加工高精度孔或一次性精加工多個孔，也可從事與孔精加工有關的其他加工表面的加工。使用不同的刀具和附件還可用于鉆、銑、切等加工。其加工精度和表面質量比鉆頭高。

數控鏜床有臥式、落地式、金剛石鏜床、坐標鏜床等類型。

? 臥式鏜床：應用最多、性能最廣的鏜削刀具，適用于單件小批量生產及修理車間。

? 落地鏜床、落地鏜銑床：特點是工件固定在落地平臺上，適合加工尺寸大、重量大的工件，用于重型機械制造工廠。

? 金剛石鏜孔機：使用金剛石或硬質合金刀具，以較小的進給量和較高的切削速度，鏜削出精度高、表面粗糙度小的孔，主要用于大批量生產。

? 坐標鏜床：具有精密的坐標定位裝置，適用于加工形狀、尺寸、孔距精度要求高的孔，還有立式轉塔型、深孔型、汽車拖拉機修理型等。

數控電火花機

數控電火花加工機床是計算機控制的自動化動力工具，用于加工具有復雜孔型和型腔形狀的模具和零件。它用于加工各種硬脆材料，如硬質合金和淬火鋼。它可以加工深孔、細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割片。它還可以加工各種成形工具、模板和螺紋環規等工具。

它具有智能化、自適應控制脈沖電源，并把不同材料、粗、中、精電火花加工參數及標準制成曲線表，以數據庫形式寫入芯片。操作者只要輸入電極、工件材料、表面粗糙度等加工條件，電動工具就能輸出最佳加工標準參數，并能根據給定的目標（保證一定的表面粗糙度，提高生產率）連續檢測電火花加工狀態，與最佳模型（數字模型）進行比較運算，根據計算結果控制有關參數，獲得最佳加工效果。隨著工作液的污染程度和排屑情況、加工深度、加工面積等現場條件的變化，能自動連續調整有關脈沖參數，在表面粗糙度等加工質量不變的前提下，達到生產率最高的最佳穩定放電狀態。

電火花加工機床的類型

? 鏡面電火花機是可以加工出鏡面效果的電火花機，該電火花機無需節省模具，可直接用于生產，節省人工，提高效率，精度高，在精密模具的應用上優勢明顯。鏡面電火花機價格昂貴，價格在12,000美元到80,000美元之間。

? 塑料模具電火花加工是用于塑料模具的電火花加工，在我國比較普遍，價格便宜，應用廣泛。

? 細孔電火花加工機用于鉆孔，即在模具上打一個孔。

? 還有一些特殊的電火花加工機床，例如用于石墨和鎢鋼的電火花加工機床。

? ZNC EDM，Z軸CNC，X軸和Y軸手動，是一款比較實用的EDM。

? XYZ三軸數控CNC電火花加工具有自動配模、自動尋心、自動編程、G代碼編程、三軸聯動放電等功能。

數控沖床

數控沖床是數字控制沖床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床，控制系統能對控制代碼或其他符號指令所規定的程序進行邏輯處理，并對其進行譯碼，從而使沖床動作并加工出零件。

數控沖床用于加工各種金屬薄板零件，能一次性自動完成各種復雜孔型及淺拉伸成形加工（按要求自動加工不同大小、孔距的孔，或用小模具啃出圓孔、方孔、腰形孔及各種形狀的曲線輪廓，還可通過特殊工藝加工出百葉窗、淺拉伸、沉頭孔、翻邊孔、加強筋、壓花等）。通過簡單的模具組合，與傳統沖壓相比，節省了大量的模具費用，能以較低的成本和短的周期加工小批量、多樣化的產品，具有較大的加工范圍和加工能力，從而能隨著產品的變化及時適應市場。

數控火焰切割機

數控火焰切割機是一種使用含氧氣體或含氧氣體汽油切割金屬材料的自動切割設備。最常見的類型包括手持式切割機、輪廓切割機、便攜式切割機、懸臂式切割機、龍門式切割機、臺式切割機和專門為鋼管相貫線切割而設計的相貫線數控切割機。

CNC雕刻機

CNC雕刻機是一種計算機控制的機床，用于雕刻、切割或銑削服務。在自動雕刻機的基礎上，增加了主軸和伺服電機的功率，機身可以承受力，同時保持主軸的高轉速，更重要的是高精度。自動雕刻機有其自身的優勢，但對于材料硬度相對較大的產品加工難度很大，顯然無法高效地完成加工產品。精密數控雕刻機的出現，大大彌補了傳統類型的不足。例如，金屬、五金、鋁殼的加工，使加工產品更加精致細膩。機器本身運行穩定可靠，加工質量好，效率高，操作簡單，維護方便。廣泛應用于模具、電子產品、五金、塑料、珠寶、工藝品、發型、家具、鎖具、鞋匠、眼鏡、汽車、手機殼、紐扣、中間框架、鏡片、玻璃蓋等行業。最受歡迎的數控雕刻機類型包括三軸、四軸、旋轉四軸、五軸、多軸，以滿足您的不同需求。

水刀切割機

水刀切割機是目前世界上生產能力最高的采用高壓水射流切割技術的自動化動力工具。項目可在計算機的控制下任意切割，受材料質地影響較小。切割時不變形，清潔環保。由于成本低、操作簡便、成品率高，水射流切割正逐漸成為工業制造中的主流切割方式。

水刀切割機由高壓泵、加工平臺、噴射切割頭、傳動系統、開關水控制系統等組成。

數控水刀切割機工作時，作為水射流動力源的高壓水泵利用液壓馬達對自來水或去離子水進行強制壓縮，使水的壓力升高到幾十到幾百兆帕，水柱通過束流噴嘴噴出時，具有很高的壓力和動能，形成水射流。加工平臺也由精確的數控程序控制，X軸與Y軸單向或雙向聯動，最終帶動水射流對工件實現直線或曲線切割及除垢清理。

數控激光機

激光加工不同于一般的機械加工，它是集光、機、電控制于一體的計算機數控激光系統，智能化程度較高。數控化、一體化將激光發生器與計算機控制編程、先進的光學系統、高精度、自動化的激光定位相結合，形成全自動計算機控制激光機。在激光加工過程中，不僅要精確控制和調整激光器的焦點位置和移動速度，以滿足各種復雜零件的加工要求，還要求同時控制激光功率的大小、激光功率的上升和下降速率、激光的脈沖頻率、脈沖寬度和脈沖強度。

數控激光機可用于雕刻、切割、標記、蝕刻、焊接、清潔金屬、木材、塑料、丙烯酸、泡沫、橡膠、紙張、織物和皮革。

數控磨床

數控磨床是一種自動電動工具，使用計算機控制的磨具來研磨基材的表面。計算機控制的磨床使用旋轉的砂輪通過反復研磨將材料磨成所需的形狀。

操作員將規格輸入計算機，計算機便會啟動自動磨床，制造出完美、高質量的工具。手工加工是一項艱巨的任務，而自動加工可以在高度的計算機控制下完成磨削。

最常見的自動磨床類型包括珩磨機、超精磨床、帶式磨床、磨床、拋光機、平面磨床、坐標磨床、外圓磨床、立式萬能磨床、輪廓磨床和無心磨床。

數控焊接機

自動數控焊接機是集計算機控制、運動控制、圖像處理、網絡通訊于一體，由多個高難度XYZ平臺組成的非常復雜的光機電一體化設備，對設備要求高響應、低震動，具有高效、穩定的超聲波輸出及點火系統，高精度的圖像采集，焊接材料通過自動上下料系統實現自動循環焊接。廣泛應用于發光二極管（LED LAMP）、SMD貼片、大功率LED、三極管、數碼管（DIGITAL DISPLAY）、點陣板（DOTMATRIX）、背光源（LED BACKIGHT）及IC軟封裝（COB）的生產 CCD 模塊，部分特色半導體的內引線采用焊接處理。

數控自動焊機在LED行業已經得到廣泛的應用，是LED行業封裝不可缺少的設備。手動焊機和半自動焊機由于產能上不能滿足市場需求，已經逐漸被自動焊線機所取代。

數控折彎機

數控折彎機是利用配備的模具（通用或專用模具）將冷金屬板料彎曲成各種幾何截面形狀工件的自動折彎機。折彎機一般采用專用CNC控制器進行自動折彎。折彎機的坐標軸已由單軸發展到12軸，計算機數控系統能自動實現滑塊深度控制、滑塊左右傾斜調整、后擋料前后調整、左右調整、壓力噸位調整及滑塊的自動移動。折彎機能方便地實現滑塊下行、點動、連續、保壓、回程及中途停止等動作，能一次性完成多個彎頭以相同角度或不同角度的折彎。

數控繞線機

數控繞線機是利用數字、文字、符號組成的數字化指令，實現自動繞線、排線、包帶、切斷、包帶、上下骨架、定位等動作的繞線機。

數控繞線機用于繞制各種電機定子、轉子、汽車、摩托車電機線圈、電磁閥線圈、熒光燈鎮流器、變壓器、電視機、收音機中周及電感線圈、行輸出變壓器（高壓包）、揚聲器、耳機、傳聲器音圈、電焊機、紡織工業繞線、縫紉線、繡花線、紗線色卡以及玻璃纖維、光纖、電線、電纜、熱縮管等。

數控旋壓機

數控旋壓機為金屬一次性旋壓成型機，由機械、液壓、電控、數控、加熱冷卻6個系統組成。機械結構包括床身、主軸箱、尾座、旋輪架4個基本部分。液壓系統包括液壓馬達、液壓仿形、送料機構調整、壓力調節、尾座泄壓保險等。控制伺服系統的數控系統裝置和控制液壓傳動系統的可編程邏輯控制器分別與工控機連接。新型旋壓機實現了加工與控制的自動化，是一種多功能、通用的設備，精度高，可靠性強。

數控等離子切割機

數控等離子切割機是一種利用計算機數字控制和高溫等離子弧的熱量來切割金屬板材和管材的自動化金屬切割機。從外觀和尺寸上看，它類似于計算機控制的雕刻機。數控等離子切割機是在高溫和強電場條件下進行等離子弧切割的專用設備。高速氣流，高溫、高速的等離子弧火焰流將工件金屬熔化，并吹離基體形成切縫。由于弧柱溫度大大超過金屬及其氧化物的熔點，因此計算機控制的等離子切割機除了切割碳鋼外，還可用于切割不銹鋼、鋁、銅等金屬。

趨勢

未來數控機床的高速化、高精度化、復合化、智能化、開放式、并行驅動、網絡化、極端化、綠色化成為數控機床發展的趨勢和方向。

高速

隨著汽車、國防、航空、航天等工業的快速發展以及鋁合金等新材料的應用，對高速加工的要求越來越高。

? 主軸轉速：采用電主軸（內置主軸電機），最高主軸轉速為200000r/min。

? 進給速度：分辨率0.01μm時，最大進給速度可達240m/min，可實現復雜形狀的精密加工。

? 運算速度：微處理器的快速發展，為數控系統向高速、高精度方向發展提供了保障。CPU已發展到32位、64位的數控系統，主頻也提高到幾百MHz、幾千MHz。由于運算速度的極大提高，在分辨率為0.1μm或0.01μm時，進給速度可達24-240m/min 仍然可以獲得。

? 換刀速度：目前高端加工中心的換刀時間一般在1s左右，最高的可達0.5s。

高精準度

對精度的要求不再僅僅局限于靜態幾何精度，運動精度、熱變形、振動的監測與補償等越來越受到重視。

?提高數控系統的控制精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現連續進給，細化數控控制單元，采用高分辨率的位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已開發出內置位置檢測器的106脈沖/轉交流伺服電機，其位置檢測精度可達0.01μm/脈沖），位置伺服系統采用前饋控制和非線性控制方法。

? 采用誤差補償技術：利用間隙補償、絲杠螺距誤差補償、刀具誤差補償等技術，對設備熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，應用綜合誤差補償技術可以減少加工誤差 60% 至 80%.

? 利用網格校核和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預測加工精度，保證定位精度和重復定位精度，使其性能長期穩定，能夠在不同的工況條件下完成各種加工任務，保證零件的加工質量。

功能性復合

復合機床的含義是在一臺機床上實現或完成從毛坯到成品的多個要素的加工，按其結構特點可分為工序復合型和工序復合型2種類型。工序復合型機床如鏜銑鉆復合加工中心、車銑復合車削中心、銑鏜鉆車復合復合加工中心等。工序復合型機床包括多面多軸聯動加工復合機床、雙主軸車削中心等。采用復合機床加工，減少了工件裝卸、更換、調整刀具的輔助時間，減少了中間工序產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能力，比傳統的工序分散的生產方式具有明顯的優勢。

智能控制

隨著人工智能技術的發展，為適應制造業生產柔性化、制造自動化的發展需要，數控機床的智能化程度不斷提高。具體體現在以下幾個方面：

? 加工過程自適應控制技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸及進給電機功率、電流、電壓等信息，采用傳統或現代算法來識別機床加工的受力、磨損、損傷狀態以及機床加工的穩定性狀態，并根據這些狀態實時調整加工參數（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備始終處于最佳運行狀態，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度，提高設備運行的安全性。

? 加工參數智能優化與選擇：利用工藝專家或技術人員的經驗以及零件加工的一般和特殊規律，運用現代智能方法，構建基于專家系統或模型的“加工參數智能優化與選擇器”，利用其獲取優化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生產準備時間的目的。

? 智能故障自診斷與自修復技術：根據現有的故障信息，應用現代智能方法，實現快速、準確的故障定位。

? 智能故障回放及故障模擬技術：能完整記錄系統的各種信息，回放和模擬數控機床發生的各種錯誤和事故，以確定錯誤的原因，尋找問題的解決方法，積累生產經驗。

? 智能交流伺服驅動裝置：能自動識別負載、自動調整參數的智能伺服系統，包括智能主軸交流驅動裝置和智能進給伺服裝置。該類驅動裝置能自動識別電機和負載的轉動慣量，自動優化調整控制系統參數，實現驅動系統的最佳運行。

? 智能化4M數控系統：在制造過程中，加工與檢測一體化是實現快速制造、快速檢測、快速響應的有效途徑，將測量、造型、制造和操作（即4M）集成到一個系統中。實現信息共享，促進測量、造型、加工、裝夾和操作的一體化。

我們認為，制造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求出發，幫助用戶選型設備，推薦先進的工藝和刀具輔助工具，并提供專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶最大限度地發揮機床的效益，加工出高質量的最終產品，這樣才能逐漸獲得用戶的認可。

要考慮的事情

到目前為止，我們已經詳細介紹了 16 種常見的數控機床類型，您應該能夠區分它們。在 DIY 和購買方面，請務必根據您的業務需求和預算選擇類型。