引言
数控雕刻机是 数控机床套件 其刀具路径可通过计算机数控系统控制。它是一种计算机控制的机器，用于切割各种硬质材料，例如木材、复合材料、铝、钢、塑料和泡沫。它是众多具有数控变体的工具之一。数控雕刻机的概念与 数控铣床.
数控雕刻机的配置多种多样，从小型家用“台式”数控雕刻机到大型船舶制造厂使用的“龙门式”数控雕刻机。尽管配置种类繁多，但大多数数控雕刻机都包含几个特定部件：专用数控控制器、一个或多个主轴电机、交流逆变器以及工作台。
数控铣床一般有三轴和五轴数控两种格式。
数控雕刻机由计算机运行。坐标数据由单独的程序上传至机器控制器。数控雕刻机拥有者通常拥有两款软件应用程序——一款用于设计（CAD），另一款用于将设计转化为机器指令程序（CAM）。与数控铣床一样，数控雕刻机可以直接通过手动编程控制，但 CAD/CAM 为轮廓加工开辟了更广泛的可能性，加快了编程过程，在某些情况下，还可以创建手动编程即使不是完全不可能，也绝对不具备商业可行性的程序。
数控雕刻机 在执行相同、重复性的工作时非常有用。数控雕刻机通常能够提供一致且高质量的工作，并提高工厂生产力。
数控雕刻机可以减少浪费、错误频率以及成品进入市场的时间。
数控铣床为制造流程带来了更大的灵活性。它可用于生产各种不同的物品，例如门雕、室内外装饰、木板、招牌、木框架、模具、乐器、家具等等。此外，数控铣床还能通过自动化修边过程，简化塑料热成型工艺。数控铣床有助于确保零件的可重复性和充足的工厂产量。
数控
当今所知的数控技术兴起于20世纪中期。其起源可以追溯到1952年美国空军，以及约翰·帕森斯和美国马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院。直到20世纪60年代初，数控技术才开始应用于生产制造。真正的繁荣始于1972年左右的数控技术，十年后，随着价格实惠的微型计算机的推出，数控技术也迎来了发展。这项令人着迷的技术的历史和发展已在许多出版物中得到详尽的记录。
在制造领域，特别是在金属加工领域，数控技术已经引发了革命。即使在计算机成为每家公司和许多家庭的标准设备之前，配备数控系统的机床也在机械车间占有一席之地。微电子技术的最新发展和永不停歇的计算机发展，包括其对数控的影响，已经给整个制造业，特别是金属加工行业带来了重大变化。
数控定义
多年来，各种出版物和文章中都使用了许多描述来定义数控是什么。许多定义都具有相同的想法、相同的基本概念，只是使用不同的措辞。
所有已知的定义大多数都可以归纳为相对简单的陈述：
数控可以定义为通过向机器控制系统发送特定编码指令来操作机床。
指令由字母、数字和特定符号（例如小数点、百分号或括号）组合而成。所有指令均按逻辑顺序和预定格式编写。加工零件所需的所有指令的集合称为数控程序、数控程序或零件程序。此类程序可以存储以备将来使用，并可随时重复使用以获得相同的加工结果。
数控与数控技术
严格按照术语，“NC”和“数控”这两个缩写的含义有所不同。“NC”代表原始的数控技术，而“数控”则代表较新的计算机数控技术，它是其早期衍生的现代技术。然而，在实际应用中，“数控”是首选缩写。为了明确每个术语的正确用法，我们先来了解一下“NC”和“数控”系统之间的主要区别。
两种系统执行相同的任务，即为了加工零件而操纵数据。在这两种情况下，控制系统的内部设计都包含处理数据的逻辑指令。相似之处到此结束。
NC系统（与数控系统相对）使用固定的逻辑功能，这些功能内置于控制单元内，并永久连接。程序员或机床操作员无法更改这些功能。由于控制逻辑的固定编写，NC控制系统可以解释零件程序，但不允许在控制系统之外（通常是在办公室环境中）进行任何更改。此外，NC系统强制使用穿孔带输入程序信息。
现代数控系统（而非传统的数控系统）使用内部微处理器（即计算机）。该计算机包含存储各种程序的内存寄存器，这些程序能够处理逻辑功能。这意味着零件程序员或机床操作员可以更改机床本身的控制程序，并立即获得结果。这种灵活性是数控系统的最大优势，或许也是该技术在现代制造业中得到广泛应用的关键因素。数控程序和逻辑功能以软件指令的形式存储在专用计算机芯片上，而不是通过控制逻辑功能的硬件连接（例如电线）来执行。与数控系统相比，数控系统与“软连线”一词同义。
在描述与数控技术相关的特定主题时，通常使用术语“NC”或“数控”。请记住，NC在日常用语中也可以表示“数控”，但“数控”绝不能指代此处以缩写“NC”描述的订单技术。字母“C”代表计算机化，不适用于硬接线系统。如今生产的所有控制系统均采用数控设计。诸如“C&C”或“C'n'C”之类的缩写是不正确的，会给使用它们的人留下不好的印象。
术语
绝对零度
这是指所有轴位于传感器可以物理检测到的点时的位置。执行归零命令后通常会到达绝对零位。
轴
物体围绕其平移或旋转的固定参考线。
滚珠丝杠
滚珠丝杠是一种将旋转运动转换为线性运动的机械装置。它由在精密螺纹丝杠中运转的循环滚珠轴承螺母组成。
CAD
计算机辅助设计（CAD）是使用各种基于计算机的工具来协助工程师、建筑师和其他设计专业人员进行设计活动。
CAM
计算机辅助制造 (CAM) 是使用各种基于计算机的软件工具来协助工程师和数控机械师制造或制作产品组件的原型。
数控
数控是计算机数控的缩写，特指读取 G 代码指令并驱动机床的计算机“控制器”。
控制器
控制系统是管理、命令、指导或调节其他设备或系统行为的设备或一组设备。
开口
这是刀具最低部分与机床工作台表面之间的距离。最大距离是指从工作台到刀具可以达到的最高点的距离。
钻头库
这些钻头也称为多钻头，是通常以 32 毫米为增量间隔排列的钻头组。
进给速度
或者切削速度是切削刀具与其操作的零件表面之间的速度差。
夹具偏移
该值代表给定夹具的参考零点。它对应于绝对零点和夹具零点之间所有轴的距离。
G代码
G代码是控制NC和数控机床的编程语言的通用名称。
首页
这是编程的参考点，也称为 0,0,0，表示为绝对机器零点或夹具偏移零点。
线性和圆形插值是一种从一组离散的已知数据点构建新数据点的方法。换句话说，这是程序在仅知道中心点和半径的情况下计算整圆的切割路径的方式。
机器首页
这是机器上所有轴的默认位置。执行归位命令时，所有驱动器都会朝其默认位置移动，直到到达指示它们停止的开关或传感器。
嵌套
它指的是从板材高效地制造零件的过程。嵌套软件使用复杂的算法来确定如何布置零件以最大限度地利用可用库存。
抵销
它指的是来自 CAM 软件测量的中心线距离。
搭载工具
这是指安装在主轴旁边的气动工具。
后处理器
对数据进行最终处理的软件，例如格式化数据以供显示、打印或加工。
计划零
这是程序中指定的参考点 0,0。在大多数情况下，它与机器零点不同。
齿条和小齿轮
齿条和小齿轮是一对将旋转运动转换为线性运动的齿轮。
主轴
主轴是装有工具夹持装置的高频电机。
废板
它也被称为牺牲板，它是用作被切割材料的基础的材料。它可以由许多不同的材料制成，其中中密度纤维板和刨花板是最常见的。
刀具加载
这是指的是工具切割材料时施加的压力。
工具速度
它也被称为主轴转速，这是机器主轴的旋转频率，以每分钟转数（RPM）为单位。
工装
令人惊讶的是，工具通常是数控设备中最不为人理解的方面。鉴于它是影响切割质量和切割速度最大的因素，操作员应该花更多时间探索这个问题。
切削工具通常有 3 种不同的材质：高速钢、硬质合金和金刚石。
高速钢 (HSS)
高速钢是这三种材料中最锋利的，也是最便宜的，然而它的磨损也最快，所以只能用于非研磨性材料。它需要经常更换和磨砺，因此它主要用于操作员需要在内部切割定制轮廓以完成特殊工作的情况。
整体硬质合金
硬质合金刀具有不同的形式：硬质合金刀头、硬质合金刀片和整体硬质合金刀具。请记住，并非所有的硬质合金都是相同的，因为这些刀具制造商的晶体结构差异很大。因此，这些刀具对热量、振动、冲击和切削负荷的反应不同。通常，低成本的通用硬质合金刀具的磨损和碎裂速度比高价位的名牌刀具更快。
碳化硅晶体嵌入钴粘合剂中形成刀具。当刀具受热时，钴粘合剂失去保持碳化物晶体的能力，刀具变钝。同时，缺失碳化物留下的空洞会被切割材料中的污染物填满，从而加剧钝化过程。
金刚石工具
近几年来，这类工具的价格有所下降。其出色的耐磨性使其成为切割高压层压板或中密度纤维板等材料的理想选择。有人声称它的使用寿命比硬质合金高出 100 倍。如果金刚石尖头工具碰到嵌入的钉子或硬结，则容易碎裂或破裂。一些制造商使用金刚石工具对磨料进行粗切割，然后在精加工工作中改用硬质合金或插入式工具。
刀具几何形状
柄
刀柄是刀具上被刀架夹持的部分。它是刀具上没有加工痕迹的部分。刀柄必须保持无污染、无氧化和无划痕。
切割直径
这是工具将产生的切口的直径或宽度。
切割长度
这是刀具的有效切削深度或刀具能够切入材料的深度。
长笛
这是工具的一部分，用于将切割的材料钻出。刀具上的槽数对于确定切屑负荷很重要。
刀具轮廓
这一类别的工具有很多种。主要考虑的是上切螺旋和下切螺旋、压缩螺旋、
粗铣刀、精铣刀、低螺旋和直铣刀。所有这些刀具均由一至四个刃口组合而成。
上切螺旋将导致切屑从切口向上飞出。这在进行盲切或垂直向下钻孔时非常有用。然而，这种刀具几何形状会促进提升并倾向于撕裂被切割材料的顶部边缘。
下切螺旋刀具将把切屑向下推入切口，这往往会改善零件的保持力，但在某些情况下会导致堵塞和过热。这种刀具还会撕裂被切割材料的底部边缘。
上切和下切螺旋刀具均带有粗加工、断屑槽或精加工刃口。
压缩螺旋是上切槽和下切槽的组合。
压缩工具将碎片从边缘推向材料的中心，用于切割双面层压板或当边缘撕裂成为问题时使用。
当切割较软的材料（例如塑料和泡沫）时，当焊接和排屑至关重要时，请使用低螺旋或高螺旋螺旋钻头。
芯片负载
延长刀具寿命的最重要因素是消散刀具吸收的热量。最快的方法是切割更多的材料，而不是放慢速度。切屑比灰尘更能从刀具中吸收热量。此外，刀具与材料的摩擦也会产生摩擦，从而产生热量。
在延长刀具寿命的过程中要考虑的另一个因素是保持刀具、夹头和刀架清洁，无沉积物或腐蚀，从而减少由刀具不平衡引起的振动。
刀具每个齿去除的材料厚度称为切屑负荷。
切屑负荷计算公式如下：
切屑负荷 = 进给率 / RPM / 刃数
当切屑负荷增加时，刀具寿命会增加，同时缩短循环时间。此外，各种切屑负荷都将实现良好的边缘光洁度。最好参考刀具制造商的切屑负荷图表来找到最佳使用数值。建议的切屑负荷通常在 0.003" 到 0.03" 或 0.07 mm 到 0.7 mm 之间。
配件
标签打印
尤其是在数控机床日益融入整个业务模式的背景下，这种方案在行业中越来越受欢迎。控制器可以连接到销售或调度软件，零件加工完成后即可打印零件标签。一些供应商使用标签来识别剩余材料，以便日后轻松检索。
光学读取器
它们也可以称为条形码扫描器，可以集成到控制器中，这样只需扫描工作计划表上的条形码即可调用程序。此选项通过自动执行程序加载过程节省了宝贵的时间。
探头
这些测量设备形式多样，功能各异。有些探头仅测量表面 h8，以确保在 h8 敏感应用中正确对准。其他探头可以自动扫描三维物体的表面以供日后复制。
刀具长度传感器
刀具长度传感器的作用类似于探针，可测量刀具末端与工作空间表面之间的距离，并将该数字输入到控制器的刀具参数中。这一小小附加功能可使操作员免于每次更换刀具时所需的冗长过程。
激光投影仪
这些设备最早应用于家具行业的数控皮革切割机。数控工作台上方安装的激光投影仪可以投射待切割部件的图像。这大大简化了毛坯在工作台上的定位，避免了缺陷和其他问题。
乙烯基切刀
乙烯基刀附件在标识行业中很常见。这是一种可以安装在主轴上或侧面的刀具，配有一个可自由旋转的刀头，其压力可通过旋钮调节。该附件允许用户将数控铣床转变为绘图仪，用于制作用于喷砂的乙烯基遮罩或用于卡车和标识的乙烯基字母和徽标。
冷却液分配器
冷风枪或切削液喷雾器与木工铣刀一起使用，用于切割铝或其他有色金属。这些附件在切削工具附近喷射冷风或切削液雾，以确保切削工具在工作时保持冷却。
雕刻机
雕刻机安装在主轴上，由一个浮动头组成，浮动头上装有一把直径较小的雕刻刀，雕刻刀的转速在 20,000 到 40,000 RPM 之间。浮动头确保即使材料厚度发生变化，雕刻深度也将保持不变。这种选择在标牌制作行业最为常见，尽管奖杯制造商、琴师和木制品店也将其用于镶嵌细工。
旋转轴
沿 x 轴或 y 轴设置的旋转轴可以将雕刻机变成数控车床。其中一些旋转轴只是一个旋转主轴，而另一些则是可转位的，这意味着它们可以用来雕刻复杂的零件。
浮动刀头
浮动刀头将使刀具与被切割材料的顶面保持特定的 h8 距离。当在零件的顶面上切割特征时，这一点很重要，因为零件的顶面可能不是平整的。一个例子是在餐桌顶部切割 V 形槽。
等离子切割机
等离子切割机是一些机器的附加装置，允许用户切割不同厚度的金属板零件。
聚合工具
聚合工具可以完成直切割机无法完成的许多操作。
常规加工和数控加工
数控加工究竟优于传统加工方法，原因何在？它真的有优势吗？主要优势体现在哪些方面？如果将数控加工工艺与传统加工工艺进行比较，就会发现一种加工零件的通用方法：
1. 获取并研究图纸
2.选择最合适的加工方法
3. 确定设置方法（工件保持）
4. 选择切削刀具
5. 确定速度和进给
6. 加工零件
两种加工方式的基本方法相同。主要区别在于输入各种数据的方式。手动进给速度为 10 英寸/分钟 (10 in/min)
数控应用也是如此，但应用方法却不同。冷却液也是如此——可以通过旋转旋钮、按下开关或编写特殊代码来激活冷却液。所有这些操作都会导致冷却液从喷嘴喷出。这两种加工方式都需要用户具备一定的知识。毕竟，金属加工，尤其是金属切削，主要是一种技能，但在很大程度上，它也是一门艺术，是许多人从事的职业。数控应用也是如此。与任何技能、艺术或职业一样，精通所有细节是取得成功的必要条件。成为一名数控机械师或数控程序员需要的不仅仅是技术知识。工作经验、直觉以及有时被称为“直觉”的东西，都是任何技能不可或缺的补充。
在传统加工中，机器操作员用一只手或两只手设置机器并移动每个切削刀具，以生产所需的零件。手动机床的设计提供了许多有助于加工零件过程的功能，例如杠杆、手柄、齿轮和刻度盘等。操作员对批次中的每个零件重复相同的身体动作。但是，在这种情况下，“相同”一词实际上意味着“相似”而不是“相同”。人类无法始终完全相同地重复每个过程 - 这是机器的工作。人们不可能一直以相同的性能水平工作，而无需休息。我们每个人都有好的时候和坏的时候。当将这些时刻的结果应用于加工零件时，很难预测。每批零件中都会存在一些差异和不一致。零件并不总是完全相同。保持尺寸公差和表面光洁度质量是传统加工中最典型的问题。个别机械师可能有他们的同事。这些因素和其他因素的结合造成了大量不一致性。
数控加工消除了大多数不一致性。它不需要与机械加工相同的物理参与。在数字上
受控加工不需要任何杠杆、刻度盘或手柄，至少与传统加工不同。零件程序一旦得到验证，就可以多次使用，始终返回一致的结果。这并不意味着没有限制因素。切削刀具确实会磨损，一批材料毛坯与另一批材料毛坯不相同，设置可能会有所不同，等等。在必要时，应考虑并补偿这些因素。
数控技术的出现并不意味着所有手动机床的瞬间消亡，甚至长期消亡。有时，传统的加工方法比计算机化方法更可取。例如，简单的一次性作业在手动机床上完成可能比数控机床更高效。某些类型的加工作业更适合手动或半自动加工，而不是数控加工。数控机床并非旨在取代所有手动机床，而只是作为它们的补充。
很多情况下，某些加工是否使用数控机床进行的决定取决于所需零件的数量，而非其他因素。虽然批量加工的零件数量始终是一个重要标准，但它绝不是唯一的因素。
还应考虑零件的复杂性、公差、所需的表面光洁度质量等。通常，单个复杂零件将从数控加工中受益，而五十个相对简单的零件则不会。
请记住，数控从未单独加工过任何零件。数控只是一种过程或方法，可使机床以高效、准确和一致的方式使用。
数控优势
数控的主要优点有哪些？
重要的是要了解哪些加工领域能从数控机床中受益，哪些领域更适合采用传统方式。认为一台2马力的数控铣床就能胜过目前由功率高出20倍的手动铣床完成的加工任务，这种想法是荒谬的。同样不合理的是，期望数控铣床的切削速度和进给率能比传统机床大幅提升。如果加工和刀具条件相同，两种情况下的切削时间会非常接近。
数控用户可以并且应该期待改进的一些主要领域：
1. 减少设置时间
2. 缩短交货时间
3. 准确性和重复性
4. 复杂形状的轮廓
5. 简化工具和工件夹持
6. 一致的切割时间
7. 总体生产效率提高
每个领域都只提供潜在的改进。不同用户的实际改进程度将有所不同，具体取决于现场生产的产品、所使用的数控机床、设置方法、夹具的复杂程度、切削刀具的质量、管理理念和工程设计、员工的经验水平以及个人态度等。
减少设置时间
在许多情况下，数控机床的设置时间可以缩短，有时甚至大幅缩短。重要的是要意识到设置是手动操作，很大程度上取决于数控操作员的水平、夹具类型以及机加工车间的常规操作。设置时间虽然效率不高，但却必不可少——它是企业间接成本的一部分。将设置时间保持在最低限度应该是任何机加工车间主管、程序员和操作员的首要考虑因素之一。
由于数控机床的设计，设置时间并非主要问题。模块化夹具、标准工装、固定定位器、自动换刀、托盘等先进功能，使设置时间比传统机床的同类设置更高效。凭借对现代制造的深入了解，生产力可以显著提高。
为了评估设置时间的成本，一次设置下加工的零件数量也很重要。如果一次设置中加工大量零件，则每个零件的设置成本可能非常低。将几个不同的操作分组到一个设置中也可以实现非常类似的减少。即使设置时间较长，与设置几台传统机器所需的时间相比，这也是合理的。
缩短交货时间
一旦编写并验证了零件程序，它就可以在将来再次使用，即使是在很短的时间内。虽然第一次运行的准备时间通常较长，但任何后续运行的准备时间几乎为零。即使零件设计的工程变更需要修改程序，通常也可以快速完成，从而缩短准备时间。
设计和制造传统机器的几种特殊夹具所需的较长的准备时间，通常可以通过准备零件程序和使用简化的夹具来减少。
准确性和重复性
现代数控机床的高精度和可重复性一直是众多用户的最大优势。无论零件程序存储在磁盘、计算机内存，还是磁带（原始存储方式），其始终保持不变。任何程序都可以随意更改，但一旦验证通过，通常无需再进行任何修改。给定程序可以根据需要重复使用多次，且不会丢失任何数据。诚然，程序必须适应刀具磨损、工作温度等可变因素，并需要安全存储，但通常数控程序员或操作员几乎无需干预。数控机床的高精度和可重复性使其能够持续生产出质量稳定的零件。
复杂形状的轮廓
数控车床和加工中心能够加工各种形状的轮廓。许多数控用户购置机床只是为了加工复杂的零件。航空航天和汽车工业中的数控应用就是很好的例子。对于任何三维刀具路径的生成，某种形式的计算机编程几乎是必不可少的。
无需额外花费制作模型进行描模，即可制造复杂形状（如模具）。只需按下按钮、模板、木制模型和其他制模工具，即可实现镜像零件。
简化工具和工件夹持
使用专门为数控应用设计的标准工具，无法消除传统机器周围的工作台和抽屉中堆积的标准和自制工具。多阶梯工具（如导向钻、阶梯钻、组合工具、沉头钻等）被几个单独的标准工具取代。这些工具通常比特殊和非标准工具更便宜，也更容易更换。削减成本的措施迫使许多工具供应商保持低价甚至不存在。标准的现成工具通常比非标准工具更容易获得。
数控机床的夹具和工件夹持只有一个主要目的——将同一批次的所有零件牢固地固定在相同的位置。专为数控加工设计的夹具通常不需要夹具、导向孔和其他孔定位辅助工具。
提高切削时间和生产率
数控机床的切削时间通常称为循环时间，并且始终保持一致。与传统加工不同，传统加工中操作员的技能、经验和个人疲劳程度会发生变化，而数控加工则由计算机控制。少量的手动工作仅限于零件的设置和装卸。对于大批量生产，非生产时间的高成本会分摊到多个零件上，因此其影响较小。一致的切削时间主要适用于重复性作业，因为在此类作业中，可以非常准确地进行生产调度和将工作分配到各个机床。
公司经常购买数控机床的主要原因纯粹是出于经济考虑——这是一项重要的投资。此外，拥有竞争优势始终是每位工厂经理的首要考虑。数控技术为显著提高生产效率和零件整体质量提供了卓越的手段。与其他方法一样，它必须被明智而熟练地运用。当越来越多的公司使用数控技术时，仅仅拥有一台数控机床已不再能带来额外的优势。那些能够取得进步的公司，是那些懂得高效运用技术并将其付诸实践，从而在全球经济中保持竞争力的公司。
为了实现大幅提高生产力的目标，用户必须理解数控技术所基于的基本原理。这些原理涵盖多种形式，例如，理解电子电路、复杂的梯形图、计算机逻辑、计量学、机械设计、机械原理与实践等等。每一项原理都需要负责人学习和掌握。本手册重点关注与数控编程直接相关的主题，并重点介绍最常见的数控机床、加工中心和车床（有时也称为车削中心）。零件质量对每位程序员和机床操作员都至关重要，这一目标也体现在本手册的方法和众多示例中。
数控机床的类型
数控机床种类繁多，种类繁多。随着技术的发展，数控机床的数量也在迅速增加。我们不可能一一列举所有数控机床的应用领域，以下是数控机床的一些应用领域的简要列表：
1. 铣床和加工中心
2. 车床和车削中心
3. 钻孔机
4. 镗铣床和刨床
5. 电火花加工机床
6.冲床和剪床
7.火焰切割机
8。 雕刻机
9. 水射流和激光轮廓仪
10.外圆磨床
11. 焊接机
12.弯管机、绕线机、旋压机等。
数控加工中心和车床在工业领域的安装数量中占主导地位。这两类机床的市场份额几乎旗鼓相当。某些行业可能根据自身需求对某一类机床的需求更高。必须记住，车床种类繁多，加工中心的种类也同样繁多。然而，立式机床的编程过程与卧式机床或简单的数控铣床的编程过程类似。即使在不同的机床组之间，也存在大量通用应用，编程过程通常相同。例如，用立铣刀铣削的轮廓与用线切割的轮廓有很多共同之处。
铣床和加工中心
铣床的标准轴数为 3 个，即 X、Y 和 Z 轴。铣削系统上设置的部分是所有切削刀具旋转，它可以上下移动（或进出），但它并不物理地跟随刀具路径。
数控铣床（有时也称为数控铣床）通常体积小、结构简单，不带换刀装置或其他自动功能。它们的额定功率通常较低。在工业领域，它们用于工具室作业、维护或小零件生产。与数控钻床不同，它们通常设计用于轮廓加工。
数控加工中心比钻铣床更受欢迎，效率也更高，主要是因为其灵活性。数控加工中心的主要优势在于能够对工件进行分组
只需一次设置即可完成多种不同的操作。例如，钻孔、镗孔、锪孔、攻丝、锪平面和轮廓铣削等操作均可集成到单个数控程序中。此外，通过使用托盘自动换刀（以最大程度减少空闲时间）、分度至零件不同侧面、使用附加轴的旋转运动以及其他一系列功能，数控加工中心可配备专用软件来控制速度和进给、刀具寿命、自动在线测量和偏移调整以及其他提高生产效率和节省时间的设备。
典型的数控加工中心有两种基本设计：立式加工中心和卧式加工中心。这两种类型之间的主要区别在于其高效加工的性质。对于立式数控加工中心来说，最适合加工的是扁平零件，这些零件要么安装在工作台上的夹具上，要么借助虎钳或卡盘进行加工。需要在一次装夹中加工两个或更多面的工件更适合使用数控卧式加工中心。泵壳和其他类似立方体的工件就是一个很好的例子。一些小型零件的多面加工也可以在配备旋转工作台的数控立式加工中心上完成。
两种设计的编程过程相同，但水平设计增加了一个附加轴（通常是 B 轴）。该轴要么是工作台的简单定位轴（分度轴），要么是用于同时进行轮廓加工的全旋转轴。
本手册重点介绍数控立式加工中心的应用，并专门开设了卧式加工中心的设置和加工章节。本书的编程方法也适用于小型数控铣床、钻床和/或攻丝机，但编程人员必须考虑其局限性。
车床和车削中心
数控车床通常具有两个轴：垂直的X轴和水平的Z轴。车床与铣床的主要区别在于，工件绕机床中心线旋转。此外，切削刀具通常固定不动，安装在滑动刀架上。切削刀具沿着编程的刀具路径轮廓移动。对于带有铣削附件（即所谓的动力刀具）的数控车床，铣削刀具拥有独立的电机，在主轴静止时旋转。
现代车床设计可以是卧式或立式。卧式比立式更为常见，但两种设计都适用于卧式车床。例如，卧式车床的典型数控车床可以采用平床身或斜床身设计，并可作为棒料车床、卡盘车床或通用车床。除了这些组合或众多附件外，数控车床还具备极高的灵活性。通常，尾座、稳定架或随动架、零件接料器、拉出式夹具，甚至第三轴铣削附件等附件都是数控车床的常用组件。数控车床功能多样，因此通常被称为数控车削中心。本手册中的所有文本和程序示例均使用更传统的术语“数控车床”，但仍保留其所有现代功能。
数控人员
计算机和机床缺乏智能。它们无法思考，也无法理性地评估一个工位。只有具备特定技能和知识的人才能做到这一点。在数控领域，这些技能通常掌握在两个关键人员手中，一个负责编程，另一个负责加工。他们各自的人数和职责通常取决于公司的偏好、规模以及生产的产品。然而，每个职位都有其独特之处，尽管许多公司将这两个职位合二为一，通常被称为数控程序员/操作员。
数控程序员
数控程序员通常是数控加工车间中责任最重的人员。他通常负责工厂数控技术的成功应用。同样，他也要负责解决与数控操作相关的问题。
尽管职责各异，程序员也负责与数控机床有效使用相关的各种任务。事实上，程序员通常负责所有数控操作的生产和质量。
许多数控程序员都是经验丰富的机械师，拥有丰富的机床操作实践经验，能够阅读技术图纸，并理解设计背后的工程意图。这些实践经验是他们在办公室环境中“加工”零件的基础。优秀的数控程序员必须能够直观地了解所有刀具运动，并识别所有可能涉及的限制因素。程序员必须能够收集、分析流程，并将所有收集到的数据逻辑地整合成一个清晰、连贯的程序。简而言之，数控程序员必须能够从各个方面确定最佳制造方法。
除了机械加工技能外，数控程序员还必须了解数学原理，主要是方程的应用、圆弧和角度的解法。三角学知识也同样重要。即使是计算机编程，掌握手工编程方法对于理解计算机输出并控制输出也至关重要。
真正专业的数控程序员的最后一个重要素质是倾听他人意见的能力——无论是工程师、数控操作员还是管理人员。良好的倾听技巧是成为灵活变通的首要条件。优秀的数控程序员必须具备灵活性，才能提供高质量的编程。
数控机床操作员
数控机床操作员是数控程序员的补充职位。在许多小型车间，程序员和操作员可能同时担任同一职位。尽管传统机床操作员的大部分职责已转移到数控程序中，但数控操作员仍有许多独特的职责。通常情况下，操作员负责刀具和机床的设置、零件的更换，甚至经常负责一些过程检验。许多公司都希望机床能够进行质量控制——无论机床是手动机床还是数控机床，操作员也必须对该机床上的工作质量负责。数控机床操作员的一项非常重要的职责是向程序员报告每个程序的发现。即使拥有最好的知识、技能、态度和意图，“最终”程序也总是有改进的余地。数控操作员是最接近实际加工过程的人，他们清楚地知道这些改进可以达到什么程度。
证明数控成本的合理性
数控机床的成本可能会让大多数制造商感到紧张，但拥有数控雕刻机的好处很可能会在很短的时间内证明其成本是合理的。
首先要考虑的成本是机器成本。一些供应商提供捆绑销售，包括安装、软件培训和运费。但大多数情况下，所有部件都是单独出售的，以便客户定制数控雕刻机。
轻松的工作
低端机床价格在 2,000 美元到 10,000 美元之间。它们通常是用弯曲的金属板制成的螺栓式自装套件，并使用步进电机。它们附带培训视频和使用说明书。这些机床适用于 DIY 用途，适用于标牌行业和其他轻型作业。它们通常配备用于传统插入式铣刀的适配器。主轴和真空工件夹持等配件是可选配件。这些机床可以作为专用工序或制造单元的一部分，非常成功地集成到高产量环境中。例如，可以对其中一台数控机床进行编程，使其在组装前在抽屉面板上钻孔。
中型
中档数控机床的价格在10,000万至100,000万美元之间。这些机床采用厚壁钢或铝制成。它们可能使用步进电机，有时也使用伺服电机；并使用齿条齿轮传动或皮带传动。它们配备独立的控制器，并提供一系列丰富的选配功能，例如自动换刀装置和真空吸尘工作台。这些机床适用于标牌行业的重型作业以及轻型面板加工应用。
对于资源或人力有限的初创企业来说，这是一个不错的选择。它们可以完成橱柜制造所需的大部分操作，尽管复杂程度和效率不尽相同。
产业实力
高端雕刻机的价格高达 100,000 美元。这包括一系列具有 3 到 5 个轴的机器，适用于广泛的应用。这些机器将由厚规格焊接钢制成，并配备自动换刀器、真空工作台和其他配件（具体取决于应用）。这些机器通常由制造商安装，并且通常包括培训。
运输服务
数控雕刻机的运输成本相当高昂。由于雕刻机的重量从几百磅到几吨不等，运输成本可能从200美元到5,000美元甚至更多不等，具体取决于运输地点。请记住，除非机器是在附近制造的，否则从欧洲或亚洲运输到经销商展厅的隐性成本很可能已经包含在内。此外，机器交付后，仅仅将机器运到经销商处也可能产生额外费用，因此最好聘请专业的索具工来处理此类操作。
安装和培训
数控设备供应商通常收取每天 300 至 1,000 美元的安装费用。安装和测试雕刻机可能需要半天到一周的时间。这笔费用可能包含在机器购买价格中。一些供应商会提供免费的硬件和软件使用培训，通常是在现场进行，而其他供应商则会收取每天 300 至 1,000 美元的安装服务费用。
数控工作相关安全
许多公司的墙上都贴着一张安全海报，上面传达着简单而有力的信息：
安全第一条规则是遵守所有安全规则。
本节的标题并未表明安全性是面向编程还是面向加工层面。关键是安全性是完全独立的。它独立存在，控制着机加工车间内外每个人的行为。乍一看，安全性似乎与加工和机器操作有关，也许还与设置有关。这绝对是真的，但很难展现完整的图景。
在典型的机加车间日常工作中，编程、设置、加工、工具加工、夹具、检查、切削和诸如此类的操作中，安全是最重要的元素。安全永远都不能被过分强调。公司谈论安全、召开安全会议、张贴海报、发表演讲、请专家来处理。我们所有人看到如此大量的信息和说明，都是出于一些非常充分的理由。其中不少是过去的悲剧事件所导致的——许多法律、规则和条例都是在对严重事故进行调查和研究后制定的。
乍一看，在数控加工中，安全似乎是次要的问题。自动化程度很高，零件程序一遍又一遍地重复运行，刀具依然沿用，设置也很简单，等等。所有这些都可能导致人们自满，错误地认为安全问题已经得到妥善处理。这种观点可能会造成严重后果。
安全是一个大话题，但与数控工作相关的几点至关重要。每位机械师都应该了解机械和电气设备的危险。打造安全工作场所的第一步是拥有一个干净的工作区域，不允许碎屑、油污和其他杂物堆积在地板上。注意人身安全也同样重要。宽松的服装、佩戴首饰、领带、围巾、未加保护的长发、不当使用手套以及类似的违规行为，在加工环境中都是危险的。强烈建议保护眼睛、耳朵、手和脚。
机器运行时，应安装防护装置，不得暴露任何移动部件。应特别注意旋转主轴和自动换刀器。其他可能造成危险的设备包括托盘更换器、切屑输送机、高压区、起重机等。断开任何联锁装置或其他安全装置都是危险的，而且在没有适当技能和授权的情况下也是违法的。
在编程中，遵守安全规则也很重要。刀具运动可以用多种方式进行编程。速度和进给必须切合实际，而不仅仅是数学上“正确”。切削深度、切削宽度、刀具特性都对整体安全性有重大影响。
所有这些想法都只是非常简短的总结，并提醒我们始终要认真对待安全问题。
