引言

數控雕刻機是 數控機床套件 其刀具路徑可通過計算機數控系統控制。它是一種計算機控制的機器，用于切割各種硬質材料，例如木材、復合材料、鋁、鋼、塑料和泡沫。它是眾多具有數控變體的工具之一。數控雕刻機的概念與 數控銑床.

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

數控銑床一般有三軸和五軸數控兩種格式。

數控雕刻機由計算機運行。坐標數據由單獨的程序上傳至機器控制器。數控雕刻機擁有者通常擁有兩款軟件應用程序——一款用于設計（CAD），另一款用于將設計轉化為機器指令程序（CAM）。與數控銑床一樣，數控雕刻機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，還可以創建手動編程即使不是完全不可能，也絕對不具備商業可行性的程序。

數控雕刻機 在執行相同、重復性的工作時非常有用。數控雕刻機通常能夠提供一致且高質量的工作，并提高工廠生產力。

數控雕刻機可以減少浪費、錯誤頻率以及成品進入市場的時間。

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

數控

當今所知的數控技術興起于20世紀中期。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院。直到20世紀60年代初，數控技術才開始應用于生產制造。真正的繁榮始于1972年左右的數控技術，十年后，隨著價格實惠的微型計算機的推出，數控技術也迎來了發展。這項令人著迷的技術的歷史和發展已在許多出版物中得到詳盡的記錄。

在制造領域，特別是在金屬加工領域，數控技術已經引發了革命。即使在計算機成為每家公司和許多家庭的標準設備之前，配備數控系統的機床也在機械車間占有一席之地。微電子技術的最新發展和永不停歇的計算機發展，包括其對數控的影響，已經給整個制造業，特別是金屬加工行業帶來了重大變化。

數控定義

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都可以歸納為相對簡單的陳述：

數控可以定義為通過向機器控制系統發送特定編碼指令來操作機床。

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

數控與數控技術

嚴格按照術語，“NC”和“數控”這兩個縮寫的含義有所不同。“NC”代表原始的數控技術，而“數控”則代表較新的計算機數控技術，它是其早期衍生的現代技術。然而，在實際應用中，“數控”是首選縮寫。為了明確每個術語的正確用法，我們先來了解一下“NC”和“數控”系統之間的主要區別。

兩種系統執行相同的任務，即為了加工零件而操縱數據。在這兩種情況下，控制系統的內部設計都包含處理數據的邏輯指令。相似之處到此結束。

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

現代數控系統（而非傳統的數控系統）使用內部微處理器（即計算機）。該計算機包含存儲各種程序的內存寄存器，這些程序能夠處理邏輯功能。這意味著零件程序員或機床操作員可以更改機床本身的控制程序，并立即獲得結果。這種靈活性是數控系統的最大優勢，或許也是該技術在現代制造業中得到廣泛應用的關鍵因素。數控程序和邏輯功能以軟件指令的形式存儲在專用計算機芯片上，而不是通過控制邏輯功能的硬件連接（例如電線）來執行。與數控系統相比，數控系統與“軟連線”一詞同義。

在描述與數控技術相關的特定主題時，通常使用術語“NC”或“數控”。請記住，NC在日常用語中也可以表示“數控”，但“數控”絕不能指代此處以縮寫“NC”描述的訂單技術。字母“C”代表計算機化，不適用于硬接線系統。如今生產的所有控制系統均采用數控設計。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時的位置。執行歸零命令后通常會到達絕對零位。

軸

物體圍繞其平移或旋轉的固定參考線。

滾珠絲杠

滾珠絲杠是一種將旋轉運動轉換為線性運動的機械裝置。它由在精密螺紋絲杠中運轉的循環滾珠軸承螺母組成。

CAD

計算機輔助設計（CAD）是使用各種基于計算機的工具來協助工程師、建筑師和其他設計專業人員進行設計活動。

CAM

計算機輔助制造 (CAM) 是使用各種基于計算機的軟件工具來協助工程師和數控機械師制造或制作產品組件的原型。

數控

數控是計算機數控的縮寫，特指讀取 G 代碼指令并驅動機床的計算機“控制器”。

控制器

控制系統是管理、命令、指導或調節其他設備或系統行為的設備或一組設備。

開口

這是刀具最低部分與機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到的最高點的距離。

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。它對應于絕對零點和夾具零點之間所有軸的距離。

G代碼

G代碼是控制NC和數控機床的編程語言的通用名稱。

首頁

這是編程的參考點，也稱為 0,0,0，表示為絕對機器零點或夾具偏移零點。

線性和圓形插值是一種從一組離散的已知數據點構建新數據點的方法。換句話說，這是程序在僅知道中心點和半徑的情況下計算整圓的切割路徑的方式。

機器首頁

這是機器上所有軸的默認位置。執行歸位命令時，所有驅動器都會朝其默認位置移動，直到到達指示它們停止的開關或傳感器。

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

對數據進行最終處理的軟件，例如格式化數據以供顯示、打印或加工。

計劃零

這是程序中指定的參考點 0,0。在大多數情況下，它與機器零點不同。

齒條和小齒輪

齒條和小齒輪是一對將旋轉運動轉換為線性運動的齒輪。

主軸

主軸是裝有工具夾持裝置的高頻電機。

廢板

它也被稱為犧牲板，它是用作被切割材料的基礎的材料。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

它也被稱為主軸轉速，這是機器主軸的旋轉頻率，以每分鐘轉數（RPM）為單位。

工裝

令人驚訝的是，工具通常是數控設備中最不為人理解的方面。鑒于它是影響切割質量和切割速度最大的因素，操作員應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：高速鋼、硬質合金和金剛石。

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。它需要經常更換和磨礪，因此它主要用于操作員需要在內部切割定制輪廓以完成特殊工作的情況。

整體硬質合金

硬質合金刀具有不同的形式：硬質合金刀頭、硬質合金刀片和整體硬質合金刀具。請記住，并非所有的硬質合金都是相同的，因為這些刀具制造商的晶體結構差異很大。因此，這些刀具對熱量、振動、沖擊和切削負荷的反應不同。通常，低成本的通用硬質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。當刀具受熱時，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，則容易碎裂或破裂。一些制造商使用金剛石工具對磨料進行粗切割，然后在精加工工作中改用硬質合金或插入式工具。

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

這是工具將產生的切口的直徑或寬度。

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。刀具上的槽數對于確定切屑負荷很重要。

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。

上切螺旋將導致切屑從切口向上飛出。這在進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邊緣撕裂成為問題時使用。

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

芯片負載

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生摩擦，從而產生熱量。

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荷。

切屑負荷計算公式如下：

切屑負荷 = 進給率 / RPM / 刃數

當切屑負荷增加時，刀具壽命會增加，同時縮短循環時間。此外，各種切屑負荷都將實現良好的邊緣光潔度。最好參考刀具制造商的切屑負荷圖表來找到最佳使用數值。建議的切屑負荷通常在 0.003" 到 0.03" 或 0.07 mm 到 0.7 mm 之間。

配件

標簽打印

尤其是在數控機床日益融入整個業務模式的背景下，這種方案在行業中越來越受歡迎。控制器可以連接到銷售或調度軟件，零件加工完成后即可打印零件標簽。一些供應商使用標簽來識別剩余材料，以便日后輕松檢索。

光學讀取器

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劃表上的條形碼即可調用程序。此選項通過自動執行程序加載過程節省了寶貴的時間。

探頭

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

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，并將該數字輸入到控制器的刀具參數中。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

這些設備最早應用于家具行業的數控皮革切割機。數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

乙烯基刀附件在標識行業中很常見。這是一種可以安裝在主軸上或側面的刀具，配有一個可自由旋轉的刀頭，其壓力可通過旋鈕調節。該附件允許用戶將數控銑床轉變為繪圖儀，用于制作用于噴砂的乙烯基遮罩或用于卡車和標識的乙烯基字母和徽標。

冷卻液分配器

冷風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或切削液霧，以確保切削工具在工作時保持冷卻。

雕刻機

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

旋轉軸

沿 x 軸或 y 軸設置的旋轉軸可以將雕刻機變成數控車床。其中一些旋轉軸只是一個旋轉主軸，而另一些則是可轉位的，這意味著它們可以用來雕刻復雜的零件。

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。當在零件的頂面上切割特征時，這一點很重要，因為零件的頂面可能不是平整的。一個例子是在餐桌頂部切割 V 形槽。

等離子切割機

等離子切割機是一些機器的附加裝置，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無法完成的許多操作。

常規加工和數控加工

數控加工究竟優于傳統加工方法，原因何在？它真的有優勢嗎？主要優勢體現在哪些方面？如果將數控加工工藝與傳統加工工藝進行比較，就會發現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. 確定設置方法（工件保持）

4. 選擇切削刀具

5. 確定速度和進給

6. 加工零件

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

數控應用也是如此，但應用方法卻不同。冷卻液也是如此——可以通過旋轉旋鈕、按下開關或編寫特殊代碼來激活冷卻液。所有這些操作都會導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，是許多人從事的職業。數控應用也是如此。與任何技能、藝術或職業一樣，精通所有細節是取得成功的必要條件。成為一名數控機械師或數控程序員需要的不僅僅是技術知識。工作經驗、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充。

在傳統加工中，機器操作員用一只手或兩只手設置機器并移動每個切削刀具，以生產所需的零件。手動機床的設計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相同的身體動作。但是，在這種情況下，“相同”一詞實際上意味著“相似”而不是“相同”。人類無法始終完全相同地重復每個過程 - 這是機器的工作。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。當將這些時刻的結果應用于加工零件時，很難預測。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量是傳統加工中最典型的問題。個別機械師可能有他們的同事。這些因素和其他因素的結合造成了大量不一致性。

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。在數字上

受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，設置可能會有所不同，等等。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機床的瞬間消亡，甚至長期消亡。有時，傳統的加工方法比計算機化方法更可取。例如，簡單的一次性作業在手動機床上完成可能比數控機床更高效。某些類型的加工作業更適合手動或半自動加工，而不是數控加工。數控機床并非旨在取代所有手動機床，而只是作為它們的補充。

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

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

請記住，數控從未單獨加工過任何零件。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。

數控優勢

數控的主要優點有哪些？

重要的是要了解哪些加工領域能從數控機床中受益，哪些領域更適合采用傳統方式。認為一臺2馬力的數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，這種想法是荒謬的。同樣不合理的是，期望數控銑床的切削速度和進給率能比傳統機床大幅提升。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。

數控用戶可以并且應該期待改進的一些主要領域：

1. 減少設置時間

2. 縮短交貨時間

3. 準確性和重復性

4. 復雜形狀的輪廓

5. 簡化工具和工件夾持

6. 一致的切割時間

7. 總體生產效率提高

每個領域都只提供潛在的改進。不同用戶的實際改進程度將有所不同，具體取決于現場生產的產品、所使用的數控機床、設置方法、夾具的復雜程度、切削刀具的質量、管理理念和工程設計、員工的經驗水平以及個人態度等。

減少設置時間

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

由于數控機床的設計，設置時間并非主要問題。模塊化夾具、標準工裝、固定定位器、自動換刀、托盤等先進功能，使設置時間比傳統機床的同類設置更高效。憑借對現代制造的深入了解，生產力可以顯著提高。

為了評估設置時間的成本，一次設置下加工的零件數量也很重要。如果一次設置中加工大量零件，則每個零件的設置成本可能非常低。將幾個不同的操作分組到一個設置中也可以實現非常類似的減少。即使設置時間較長，與設置幾臺傳統機器所需的時間相比，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。雖然第一次運行的準備時間通常較長，但任何后續運行的準備時間幾乎為零。即使零件設計的工程變更需要修改程序，通常也可以快速完成，從而縮短準備時間。

設計和制造傳統機器的幾種特殊夾具所需的較長的準備時間，通常可以通過準備零件程序和使用簡化的夾具來減少。

準確性和重復性

現代數控機床的高精度和可重復性一直是眾多用戶的最大優勢。無論零件程序存儲在磁盤、計算機內存，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，但一旦驗證通過，通常無需再進行任何修改。給定程序可以根據需要重復使用多次，且不會丟失任何數據。誠然，程序必須適應刀具磨損、工作溫度等可變因素，并需要安全存儲，但通常數控程序員或操作員幾乎無需干預。數控機床的高精度和可重復性使其能夠持續生產出質量穩定的零件。

復雜形狀的輪廓

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

無需額外花費制作模型進行描模，即可制造復雜形狀（如模具）。只需按下按鈕、模板、木制模型和其他制模工具，即可實現鏡像零件。

簡化工具和工件夾持

使用專門為數控應用設計的標準工具，無法消除傳統機器周圍的工作臺和抽屜中堆積的標準和自制工具。多階梯工具（如導向鉆、階梯鉆、組合工具、沉頭鉆等）被幾個單獨的標準工具取代。這些工具通常比特殊和非標準工具更便宜，也更容易更換。削減成本的措施迫使許多工具供應商保持低價甚至不存在。標準的現成工具通常比非標準工具更容易獲得。

數控機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。專為數控加工設計的夾具通常不需要夾具、導向孔和其他孔定位輔助工具。

提高切削時間和生產率

數控機床的切削時間通常稱為循環時間，并且始終保持一致。與傳統加工不同，傳統加工中操作員的技能、經驗和個人疲勞程度會發生變化，而數控加工則由計算機控制。少量的手動工作僅限于零件的設置和裝卸。對于大批量生產，非生產時間的高成本會分攤到多個零件上，因此其影響較小。一致的切削時間主要適用于重復性作業，因為在此類作業中，可以非常準確地進行生產調度和將工作分配到各個機床。

公司經常購買數控機床的主要原因純粹是出于經濟考慮——這是一項重要的投資。此外，擁有競爭優勢始終是每位工廠經理的首要考慮。數控技術為顯著提高生產效率和零件整體質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用。當越來越多的公司使用數控技術時，僅僅擁有一臺數控機床已不再能帶來額外的優勢。那些能夠取得進步的公司，是那些懂得高效運用技術并將其付諸實踐，從而在全球經濟中保持競爭力的公司。

為了實現大幅提高生產力的目標，用戶必須理解數控技術所基于的基本原理。這些原理涵蓋多種形式，例如，理解電子電路、復雜的梯形圖、計算機邏輯、計量學、機械設計、機械原理與實踐等等。每一項原理都需要負責人學習和掌握。本手冊重點關注與數控編程直接相關的主題，并重點介紹最常見的數控機床、加工中心和車床（有時也稱為車削中心）。零件質量對每位程序員和機床操作員都至關重要，這一目標也體現在本手冊的方法和眾多示例中。

數控機床的類型

數控機床種類繁多，種類繁多。隨著技術的發展，數控機床的數量也在迅速增加。我們不可能一一列舉所有數控機床的應用領域，以下是數控機床的一些應用領域的簡要列表：

1. 銑床和加工中心

2. 車床和車削中心

3. 鉆孔機

4. 鏜銑床和刨床

5. 電火花加工機床

6.沖床和剪床

7.火焰切割機

8。 雕刻機

9. 水射流和激光輪廓儀

10.外圓磨床

11. 焊接機

12.彎管機、繞線機、旋壓機等。

數控加工中心和車床在工業領域的安裝數量中占主導地位。這兩類機床的市場份額幾乎旗鼓相當。某些行業可能根據自身需求對某一類機床的需求更高。必須記住，車床種類繁多，加工中心的種類也同樣繁多。然而，立式機床的編程過程與臥式機床或簡單的數控銑床的編程過程類似。即使在不同的機床組之間，也存在大量通用應用，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。

銑床和加工中心

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（有時也稱為數控銑床）通常體積小、結構簡單，不帶換刀裝置或其他自動功能。它們的額定功率通常較低。在工業領域，它們用于工具室作業、維護或小零件生產。與數控鉆床不同，它們通常設計用于輪廓加工。

數控加工中心比鉆銑床更受歡迎，效率也更高，主要是因為其靈活性。數控加工中心的主要優勢在于能夠對工件進行分組

只需一次設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）、分度至零件不同側面、使用附加軸的旋轉運動以及其他一系列功能，數控加工中心可配備專用軟件來控制速度和進給、刀具壽命、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。

典型的數控加工中心有兩種基本設計：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其高效加工的性質。對于立式數控加工中心來說，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工作臺的數控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。

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

車床和車削中心

數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別在于，工件繞機床中心線旋轉。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）的數控車床，銑削刀具擁有獨立的電機，在主軸靜止時旋轉。

現代車床設計可以是臥式或立式。臥式比立式更為常見，但兩種設計都適用于臥式車床。例如，臥式車床的典型數控車床可以采用平床身或斜床身設計，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，數控車床還具備極高的靈活性。通常，尾座、穩定架或隨動架、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控車床的常用組件。數控車床功能多樣，因此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均使用更傳統的術語“數控車床”，但仍保留其所有現代功能。

數控人員

計算機和機床缺乏智能。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。在數控領域，這些技能通常掌握在兩個關鍵人員手中，一個負責編程，另一個負責加工。他們各自的人數和職責通常取決于公司的偏好、規模以及生產的產品。然而，每個職位都有其獨特之處，盡管許多公司將這兩個職位合二為一，通常被稱為數控程序員/操作員。

數控程序員

數控程序員通常是數控加工車間中責任最重的人員。他通常負責工廠數控技術的成功應用。同樣，他也要負責解決與數控操作相關的問題。

盡管職責各異，程序員也負責與數控機床有效使用相關的各種任務。事實上，程序員通常負責所有數控操作的生產和質量。

許多數控程序員都是經驗豐富的機械師，擁有豐富的機床操作實踐經驗，能夠閱讀技術圖紙，并理解設計背后的工程意圖。這些實踐經驗是他們在辦公室環境中“加工”零件的基礎。優秀的數控程序員必須能夠直觀地了解所有刀具運動，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據邏輯地整合成一個清晰、連貫的程序。簡而言之，數控程序員必須能夠從各個方面確定最佳制造方法。

除了機械加工技能外，數控程序員還必須了解數學原理，主要是方程的應用、圓弧和角度的解法。三角學知識也同樣重要。即使是計算機編程，掌握手工編程方法對于理解計算機輸出并控制輸出也至關重要。

真正專業的數控程序員的最后一個重要素質是傾聽他人意見的能力——無論是工程師、數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。優秀的數控程序員必須具備靈活性，才能提供高質量的編程。

數控機床操作員

數控機床操作員是數控程序員的補充職位。在許多小型車間，程序員和操作員可能同時擔任同一職位。盡管傳統機床操作員的大部分職責已轉移到數控程序中，但數控操作員仍有許多獨特的職責。通常情況下，操作員負責刀具和機床的設置、零件的更換，甚至經常負責一些過程檢驗。許多公司都希望機床能夠進行質量控制——無論機床是手動機床還是數控機床，操作員也必須對該機床上的工作質量負責。數控機床操作員的一項非常重要的職責是向程序員報告每個程序的發現。即使擁有最好的知識、技能、態度和意圖，“最終”程序也總是有改進的余地。數控操作員是最接近實際加工過程的人，他們清楚地知道這些改進可以達到什么程度。

證明數控成本的合理性

數控機床的成本可能會讓大多數制造商感到緊張，但擁有數控雕刻機的好處很可能會在很短的時間內證明其成本是合理的。

首先要考慮的成本是機器成本。一些供應商提供捆綁銷售，包括安裝、軟件培訓和運費。但大多數情況下，所有部件都是單獨出售的，以便客戶定制數控雕刻機。

輕松的工作

低端機床價格在 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，并使用步進電機。它們附帶培訓視頻和使用說明書。這些機床適用于 DIY 用途，適用于標牌行業和其他輕型作業。它們通常配備用于傳統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量環境中。例如，可以對其中一臺數控機床進行編程，使其在組裝前在抽屜面板上鉆孔。

中型

中檔數控機床的價格在10,000萬至100,000萬美元之間。這些機床采用厚壁鋼或鋁制成。它們可能使用步進電機，有時也使用伺服電機；并使用齒條齒輪傳動或皮帶傳動。它們配備獨立的控制器，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。這些機床適用于標牌行業的重型作業以及輕型面板加工應用。

對于資源或人力有限的初創企業來說，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，盡管復雜程度和效率不盡相同。

產業實力

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

運輸服務

數控雕刻機的運輸成本相當高昂。由于雕刻機的重量從幾百磅到幾噸不等，運輸成本可能從200美元到5,000美元甚至更多不等，具體取決于運輸地點。請記住，除非機器是在附近制造的，否則從歐洲或亞洲運輸到經銷商展廳的隱性成本很可能已經包含在內。此外，機器交付后，僅僅將機器運到經銷商處也可能產生額外費用，因此最好聘請專業的索具工來處理此類操作。

安裝和培訓

數控設備供應商通常收取每天 300 至 1,000 美元的安裝費用。安裝和測試雕刻機可能需要半天到一周的時間。這筆費用可能包含在機器購買價格中。一些供應商會提供免費的硬件和軟件使用培訓，通常是在現場進行，而其他供應商則會收取每天 300 至 1,000 美元的安裝服務費用。

數控工作相關安全

許多公司的墻上都貼著一張安全海報，上面傳達著簡單而有力的信息：

安全第一條規則是遵守所有安全規則。

本節的標題并未表明安全性是面向編程還是面向加工層面。關鍵是安全性是完全獨立的。它獨立存在，控制著機加工車間內外每個人的行為。乍一看，安全性似乎與加工和機器操作有關，也許還與設置有關。這絕對是真的，但很難展現完整的圖景。

在典型的機加車間日常工作中，編程、設置、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。安全永遠都不能被過分強調。公司談論安全、召開安全會議、張貼海報、發表演講、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致的——許多法律、規則和條例都是在對嚴重事故進行調查和研究后制定的。

乍一看，在數控加工中，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運行，刀具依然沿用，設置也很簡單，等等。所有這些都可能導致人們自滿，錯誤地認為安全問題已經得到妥善處理。這種觀點可能會造成嚴重后果。

安全是一個大話題，但與數控工作相關的幾點至關重要。每位機械師都應該了解機械和電氣設備的危險。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、領帶、圍巾、未加保護的長發、不當使用手套以及類似的違規行為，在加工環境中都是危險的。強烈建議保護眼睛、耳朵、手和腳。

機器運行時，應安裝防護裝置，不得暴露任何移動部件。應特別注意旋轉主軸和自動換刀器。其他可能造成危險的設備包括托盤更換器、切屑輸送機、高壓區、起重機等。斷開任何聯鎖裝置或其他安全裝置都是危險的，而且在沒有適當技能和授權的情況下也是違法的。

在編程中，遵守安全規則也很重要。刀具運動可以用多種方式進行編程。速度和進給必須切合實際，而不僅僅是數學上“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，并提醒我們始終要認真對待安全問題。