數(shù)控加工（numerical control machining），是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機(jī)械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實(shí)現(xiàn)高效化和自動(dòng)化加工的有效途徑。
數(shù)控加工是指，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令使刀具作符合要求的各種運(yùn)動(dòng)，以數(shù)字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術(shù)要求和加工工藝要求進(jìn)行的加工。[1] 它泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過程。
數(shù)控機(jī)床是一種用計(jì)算機(jī)來控制的機(jī)床，用來控制機(jī)床的計(jì)算機(jī)，不管是專用計(jì)算機(jī)、還是通用計(jì)算機(jī)都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式（數(shù)控語言或符號(hào)）編制的。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)行或終斷信息來控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時(shí)，機(jī)床便會(huì)自動(dòng)停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床就不能工作。機(jī)床的受控動(dòng)作大致包括機(jī)床的起動(dòng)、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度、方式；刀具的選擇、長度和半徑的補(bǔ)償；刀具的更換，冷卻液的開起、關(guān)閉等。[2]
數(shù)控加工發(fā)展背景數(shù)控技術(shù)起源于航空工業(yè)的需要，20世紀(jì)40年代后期，美國一家直升機(jī)公司提出了。
數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想，1952年美國麻省理工學(xué)院研制出三坐標(biāo)數(shù)控銑床。50年代中期這種數(shù)控銑床已用于加工飛機(jī)零件。60年代，數(shù)控系統(tǒng)和程序編制工作日益成熟和完善，數(shù)控機(jī)床已被用于各個(gè)工業(yè)部門，但航空航天工業(yè)始終是數(shù)控機(jī)床的最大用戶。一些大的航空工廠配有數(shù)百臺(tái)數(shù)控機(jī)床，其中以切削機(jī)床為主。數(shù)控加工的零件有飛機(jī)和火箭的整體壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋槳以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣、軸、盤、葉片的模具型腔和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的特型腔面等。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期是以連續(xù)軌跡的數(shù)控機(jī)床為主，連續(xù)軌跡控制。
連續(xù)軌跡控制又稱輪廓控制，要求刀具相對于零件按規(guī)定軌跡運(yùn)動(dòng)。以后又大力發(fā)展點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。點(diǎn)位控制是指刀具從某一點(diǎn)向另一點(diǎn)移動(dòng)，只要最后能準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)而不管移動(dòng)路線如何。
數(shù)控加工操作過程數(shù)控加工數(shù)控編程數(shù)控加工程序編制方法有手工（人工）編程和自動(dòng)編程之分。手工編程，程序的全部內(nèi)容是由人工按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編寫的。自動(dòng)編程即計(jì)算機(jī)編程，可分為以語言和繪畫為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法。但是，無論是采用何種自動(dòng)編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件和軟件。
可見，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工編程是關(guān)鍵。但光有編程是不行的，數(shù)控加工還包括編程前必須要做的一系列準(zhǔn)備工作及編程后的善后處理工作。一般來說數(shù)控加工工藝主要包括的內(nèi)容如下：
⑴ 選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；
⑵ 對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；
⑶數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)；
⑷ 對零件圖紙的數(shù)學(xué)處理；
⑸ 編寫加工程序單；
⑺程序的校驗(yàn)與修改；
⑻ 首件試加工與現(xiàn)場問題處理；
⑼數(shù)控加工工藝文件的定型與歸檔。
#p#分頁標(biāo)題#e#為了提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，縮短編程時(shí)間和降低數(shù)控加工成本，在航空航天工業(yè)中還發(fā)展和使用了一系列先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)。如計(jì)算機(jī)數(shù)控，即用小型或微型計(jì)算機(jī)代替數(shù)控系統(tǒng)中的控制器，并用存貯在計(jì)算機(jī)中的軟件執(zhí)行計(jì)算和控制功能，這種軟連接的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)正在逐步取代初始態(tài)的數(shù)控系統(tǒng)。直接數(shù)控是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，很適合于飛行器的小批量短周期生產(chǎn)。理想的控制系統(tǒng)是可連續(xù)改變加工參數(shù)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，雖然系統(tǒng)本身很復(fù)雜，造價(jià)昂貴，但可以提高加工效率和質(zhì)量。數(shù)控的發(fā)展除在硬件方面對數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的改善外，還有另一個(gè)重要方面就是軟件的發(fā)展。計(jì)算機(jī)輔助編程（也叫自動(dòng)編程）就是由程序員用數(shù)控語言寫出程序后，將它輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行翻譯，最后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出穿孔帶或磁帶。用得比較廣泛的數(shù)控語言是 apt語言。它大體上分為主處理程序和后置處理程序。前者對程序員書寫的程序加以翻譯，算出刀具軌跡；后者把刀具軌跡編成數(shù)控機(jī)床的零件加工程序。數(shù)控加工，是在對工件進(jìn)行加工前事先在計(jì)算機(jī)上編寫好程序，再將這些程序輸入到使用計(jì)算機(jī)程序控制的機(jī)床進(jìn)行指令性加工，或者直接在這種計(jì)算機(jī)程序控制的機(jī)床控制面板上編寫指令進(jìn)行加工。加工的過程包括：走刀，換刀，變速，變向，停車等，都是自動(dòng)完成的。數(shù)控加工是現(xiàn)代模具制造加工的一種先進(jìn)手段。當(dāng)然，數(shù)控加工手段也一定不只用于模具零件加工，用途十分廣泛。
數(shù)控加工工藝分析被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。
1、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)
在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。
2、幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確
在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣?dòng)編程時(shí)要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。
3、定位基準(zhǔn)可靠
在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)。
4、統(tǒng)一幾何類型或尺寸
零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時(shí)間。
數(shù)控加工零件裝夾一、定位安裝的基本原則
#p#分頁標(biāo)題#e#在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、力求設(shè)計(jì)、工藝和編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。
2、盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。
3、避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。
二、選擇夾具的基本原則
數(shù)控加工的特點(diǎn)對夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：
1、當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。
2、在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。
3、零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。
4、夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對零件各表面的加工，即夾具要開敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。
數(shù)控加工加工誤差數(shù)控加工誤差△數(shù)加是由編程誤差△編、機(jī)床誤差△機(jī)、定位誤差△定、對刀誤差△刀等誤差綜合形成。
即：△數(shù)加=f（△編+△機(jī)+△定+△刀）
其中：
1、編程誤差△編由逼近誤差δ、圓整誤差組成。逼近誤差δ是在用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線的過程中產(chǎn)生，如圖1.43所示。圓整誤差是在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將坐標(biāo)值四舍五入圓整成整數(shù)脈沖當(dāng)量值而產(chǎn)生的誤差。脈沖當(dāng)量是指每個(gè)單位脈沖對應(yīng)坐標(biāo)軸的位移量。普通精度級的數(shù)控機(jī)床，一般脈沖當(dāng)量值為0.01mm；較精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量值為0.005mm或0.001mm等。
2、機(jī)床誤差△機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)誤差、進(jìn)給系統(tǒng)誤差等原因產(chǎn)生。
3、定位誤差△定是當(dāng)工件在夾具上定位、夾具在機(jī)床上定位時(shí)產(chǎn)生的。
4、對刀誤差△刀是在確定刀具與工件的相對位置時(shí)產(chǎn)生。
數(shù)控加工主要特點(diǎn)#p#分頁標(biāo)題#e#數(shù)控機(jī)床一開始就選定具有復(fù)雜型面的飛機(jī)零件作為加工對象，解決普通的加工方法難以解決的關(guān)鍵。數(shù)控加工的最大特點(diǎn)是用穿孔帶（或磁帶）控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。由于飛機(jī)、火箭和發(fā)動(dòng)機(jī)零件各有不同的特點(diǎn)：飛機(jī)和火箭的零、構(gòu)件尺寸大、型面復(fù)雜；發(fā)動(dòng)機(jī)零、構(gòu)件尺寸小、精度高。因此飛機(jī)、火箭制造部門和發(fā)動(dòng)機(jī)制造部門所選用的數(shù)控機(jī)床有所不同。在飛機(jī)和火箭制造中以采用連續(xù)控制的大型數(shù)控銑床為主，而在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中既采用連續(xù)控制的數(shù)控機(jī)床，也采用點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、加工中心等）。
數(shù)控加工工序集中數(shù)控機(jī)床一般帶有可以自動(dòng)換刀的刀架、刀庫，換刀過程由程序控制自動(dòng)進(jìn)行，因此，工序比較集中。工序集中帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益：
⑴減少機(jī)床占地面積，節(jié)約廠房。
⑵減少或沒有中間環(huán)節(jié)（如半成品的中間檢測、暫存搬運(yùn)等），既省時(shí)間又省人力。
數(shù)控加工自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，不需人工控制刀具，自動(dòng)化程度高。帶來的好處很明顯。
⑴對操作工人的要求降低：
一個(gè)普通機(jī)床的高級工，不是短時(shí)間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而一個(gè)不需編程的數(shù)控工培養(yǎng)時(shí)間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會(huì)編寫簡單的加工程序）。并且，數(shù)控工在數(shù)控機(jī)床上加工出的零件比普通工在傳統(tǒng)機(jī)床上加工的零件精度要高，時(shí)間要省。⑵降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度：數(shù)控工人在加工過程中，大部分時(shí)間被排斥在加工過程之外，非常省力。
⑶產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：數(shù)控機(jī)床的加工自動(dòng)化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心、估計(jì)等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性。
⑷加工效率高：數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
數(shù)控加工柔性化高傳統(tǒng)的通用機(jī)床，雖然柔性好，但效率低下；而傳統(tǒng)的專機(jī)，雖然效率很高，但對零件的適應(yīng)性很差，剛性大，柔性差，很難適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)下的激烈競爭帶來的產(chǎn)品頻繁改型。只要改變程序，就可以在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，且又能自動(dòng)化操作，柔性好，效率高，因此數(shù)控機(jī)床能很好適應(yīng)市場競爭。
數(shù)控加工能力強(qiáng)#p#分頁標(biāo)題#e#機(jī)床能精確加工各種輪廓，而有些輪廓在普通機(jī)床上無法加工。數(shù)控機(jī)床特別適合以下場合：
1、不許報(bào)廢的零件。
2、新產(chǎn)品研制。
3、急需件的加工。
數(shù)控加工數(shù)控編程數(shù)控加工程序結(jié)構(gòu)程序段是可作為一個(gè)單位來處理的連續(xù)的字組，它實(shí)際是數(shù)控加工程序中的一段程序。零件加工程序的主體由若干個(gè)程序段組成。多數(shù)程序段是用來指令機(jī)床完成或執(zhí)行某一動(dòng)作。程序段是由尺寸字、非尺寸字和程序段結(jié)束指令構(gòu)成。在書寫和打印時(shí)，每個(gè)程序段一般占一行，在屏幕顯示程序時(shí)也是如此。
數(shù)控加工程序格式常規(guī)加工程序由開始符（單列一段）、程序名（單列一段）、程序主體和程序結(jié)束指令（一般單列一段）組成。程序的最后還有一個(gè)程序結(jié)束符。程序開始符與程序結(jié)束符是同一個(gè)字符：在iso代碼中是%，在eia代碼中是er。程序結(jié)束指令可用m02（程序結(jié)來）或m30（紙帶結(jié)束）。數(shù)控機(jī)床一般都使用存儲(chǔ)式的程序運(yùn)行，此時(shí)m02與m30的共同點(diǎn)是：在完成了所在程序段其它所有指令之后，用以停止主軸、冷卻液和進(jìn)給，并使控制系統(tǒng)復(fù)位。m02與m30在有些機(jī)床（系統(tǒng)）上使用時(shí)是完全等效的，而在另一些機(jī)床（系統(tǒng)）上使用有如下不同：用m02結(jié)束程序場合，自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)停在程序結(jié)束處；而用m3o結(jié)束程序運(yùn)行場合，自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)和屏幕顯示能自動(dòng)返回到程序開頭處，一按啟動(dòng)鈕就可以再次運(yùn)行程序。雖然m02與m30允許與其它程序字合用一個(gè)程序段，但最好還是將其單列一段，或者只與順序號(hào)共用一個(gè)程序段。
程序名位于程序主體之前、程序開始符之后，它一般獨(dú)占一行。程序名有兩種形式：一種是以規(guī)定的英文字（多用o）打頭、后面緊跟若干位數(shù)字組成。數(shù)字的最多允許位數(shù)由說明書規(guī)定，常見的是兩位和四位兩種。這種形式的程序名也可稱作程序號(hào)。另一種形式是，程序名由英文字、數(shù)字或英文、數(shù)字混合組成，中間還可以加入“—”號(hào)。這種形式使用戶命名程序比較靈活，例如在lc30型數(shù)控車床上加工零件圖號(hào)為215的法蘭第三道工序的程序，可命名為lc30-fiange-215-3，這就給使用、存儲(chǔ)和檢索等帶來很大方便。程序名用哪種形式是由數(shù)控系統(tǒng)決定的。