CNC技術的發（fā）展相當迅速，這（zhè）大大提高了模具加工（gōng）的生產率，其中運算速度更快捷的CPU是CNC技術發展的核心。CPU的（de）改進不僅僅是運算速度的提高，而且速度本（běn）身也涉及到了其（qí）它方麵CNC技術的改進。正因為近幾（jǐ）年CNC技術發生了如此（cǐ）大的變化，才值得我們對當（dāng）前CNC技術在模具製造業的應用情況作一個綜述。
程序塊處理時間及其它由於CPU處理速度的提高，以及CNC製造商將高速度CPU應（yīng）用到（dào）高度集成化的CNC係統中， CNC的性能有了顯著的改善。反應更（gèng）快、更靈敏的係統（tǒng）實現的不僅僅是更（gèng）高的程序處理速度。事實上（shàng），一個能夠以相當高的速度處理零件加工程（chéng）序的（de）係統在（zài）運（yùn）行過程中（zhōng）也有可能象一個（gè）低速處理係統，因為即使（shǐ）是功能完備的CNC係統也存在著一些潛在的問題，這些問（wèn）題有可能成（chéng）為限製加工速度（dù）的瓶頸。
目前大多數模具廠都意識到高速加工需要的（de）不僅僅是較短的加工程序處理時間。在很多方麵，這種情況和賽車的（de）駕駛很（hěn）相似。速度最快的（de）賽車就一（yī）定能贏得比賽嗎？即使是一個（gè）偶爾才觀看車賽的觀眾都（dōu）知道除速度以外，還有許多因素影響著比賽的結果。
首先，車手對於賽道的了解程度很重（chóng）要：他必須知道何處有急轉彎，以便能恰如其（qí）分地減速（sù），從而安（ān）全高效地通過彎道。在采用高（gāo）進（jìn）給速度（dù）加工模（mó）具的過程（chéng）中，CNC中的待加（jiā）工軌跡（jì）監控技術可預先獲取銳曲線出現的信息，這一功能（néng）起著同樣的作用。
同樣的，車手（shǒu）對其他（tā）車（chē）手動作以（yǐ）及不可確定因素的反應靈敏程度（dù）與CNC中的伺（sì）服反饋的次數類似。CNC中（zhōng）伺（sì）服反饋主（zhǔ）要包括（kuò）位置反饋（kuì）、速度反饋和電流反饋。
當車手駕車繞賽道（dào）行駛時，動作（zuò）的連貫性，能否熟練地刹車、加速等對車手的臨場表（biǎo）現有著非常重要的影響。同樣地，CNC係統的鍾形（xíng）加速/減速和待加工軌跡監控功（gōng）能利用緩（huǎn）慢加速/減速來代替突然變速，以（yǐ）保證機床的平穩（wěn）加速。
除此（cǐ）以外，賽（sài）車和CNC係統還有其它相似的地方。賽車發動機的功率類似於CNC的驅動裝置和電機，賽車的重量可以和機床中運動構件（jiàn）的重量（liàng）相提並論，賽（sài）車的剛度和強度則類似於機（jī）床（chuáng）的強度和剛度。CNC修正特定路徑誤差的能力與車手具備的將賽車控製（zhì）在車道內的能力極其相似。
另一個與目（mù）前CNC相似的情況是，那些（xiē）速（sù）度不是最快的賽（sài）車往往（wǎng）需（xū）要技術全麵的車手。過去隻有（yǒu）高檔的CNC才能在高速切削的同時保證較高的加（jiā）工精度。如今，中、低檔的CNC所具備的功能也有可（kě）能令人滿意地完成工作。雖然高檔CNC具備目前所能獲得的最佳性能，但也存在著（zhe）這種可能，即你（nǐ）所（suǒ）使用的低檔CNC具有與同類產品中高檔CNC一樣的加工特性。過去，限製模具加工最高進給速度的（de）因素是（shì）CNC，今天則是機床的機械結構（gòu）。在機床已處於性能極（jí）限的（de）情況下，更（gèng）好的CNC也不會使性能再提高。
CNC係統的內在特性
以下是目前模具加工過程中的一些基本的CNC特性：
1. 曲線曲麵的非均勻（yún）有理B樣條（tiáo）(NURBS)插補
該項技術采用沿曲線插補的（de）方式，而不是采用一係列（liè）短直線來擬合曲線。這一技術的應用已經相當普遍。許多（duō）模具行業目前使（shǐ）用的CAM軟件都提供了一個選項（xiàng），即生成NURBS插補格式的零件程（chéng）序。同時，功能強大的CNC還提供了五軸（zhóu）插補功能以及與此相關（guān）的特性。這些性能提（tí）高了表麵精加（jiā）工的質量，改善了（le）電機運行的平穩度，提高（gāo）了切削速度，並使零件加（jiā）工（gōng）程序更小。
2. 更小的（de）指令單位
大多數的CNC係統向機床主軸傳遞運動（dòng）和定位指令（lìng）的單位不小於1微米。在充分利用CPU處理能力提高這一優勢（shì）後，一（yī）些CNC係統的最小指令單位甚至可達到（dào）1納米(0.000001mm)。在指令單位縮（suō）小1000倍後（hòu），可獲得更高的加工精度，可使電機運（yùn）行得更平穩。電機運行（háng）的平穩使得一些機床能（néng）夠在床（chuáng）身振動不加大的前（qián）提下，以更高的加速度運行。
3. 鍾形曲線加速/減速
也稱作為S曲線加速/減速，或爬行控（kòng）製。與使（shǐ）用直線加速方式相比，這種方式可使機床獲得更好的加速效果。與其它加速方式相比，也包括直線方式和指數方式，采用鍾形曲線方式可獲得更小的定位誤差。
4. 待加工軌跡（jì）監控
這一技術已（yǐ）被（bèi）廣泛（fàn）使（shǐ）用，該技術具有眾多性能差異，使其在低檔控製（zhì）係（xì）統中的工作方式與高檔控製（zhì）係統中的工作方（fāng）式得以區別開來。總的來講（jiǎng）， CNC就是通過加工軌跡監控來實（shí）現（xiàn）對程序的預處（chù）理，以此來確保能獲得更優（yōu）異的加速/減（jiǎn）速控製。根據（jù）不同的CNC的性能，待加工軌跡監控所需的程序塊數量從兩個到（dào）上百個不等，這主要取決於零件程序的最短加工時間和加速/減速的時（shí）間常數。一（yī）般而言，要想滿足加工要求，至（zhì）少需要十五個待加工軌跡監控程序塊（kuài）。
5. 數字伺服控製
數字伺服係統的發展如此迅速，以至於大（dà）多（duō）數（shù）機（jī）床製造商都選（xuǎn）擇該係統作（zuò）為機床的伺服控製係（xì）統。使用（yòng）該係統後，CNC能夠更及時（shí）地控製伺服係統，而且CNC對機床的（de）控製也變得更精確。
數字伺服係統的作用（yòng）如下：
1) 將提高電流環路的采樣速度，再加上電流環控製的改善，從（cóng）而降低（dī）電機溫升。這樣，不僅可以延（yán）長電機的壽命，還可以減少傳遞（dì）到滾珠絲杠（gàng）的熱量，從而提高絲杠的精度。除此之外，采樣速度的加快還可以提高速度回路的增益，這些都有助於提高機床（chuáng）的（de）整體性能。
2) 由（yóu）於許多新的CNC使用高速序列與伺服回路相連，因此通過通訊（xùn）鏈路，CNC可獲得更（gèng）多的電機和驅動裝置的工作信息。這可提高機床的維護性能。
3) 連續的位置反饋允許在高速進給的情況下進（jìn）行高精度（dù）的（de）加工。CNC運算速度的加快使得位置反饋的（de）速率成為製約機床運行速度的瓶頸。在（zài）傳統的反饋（kuì）方式中，隨著CNC和電子設備的外部編碼器（qì）的采樣速度（dù）的變化，反饋速度（dù）受（shòu）到信號類型的（de）製約（yuē）。采用串（chuàn）行反饋（kuì），這一問題將（jiāng）得到（dào）很好的解（jiě）決。即使機床以（yǐ）很高的速度運行，也可達到精密的反饋精度。
6. 直線電機
近幾年來，直（zhí）線電（diàn）機的工作性能和歡迎度有了顯著的提高，所以很多加工中心采用（yòng）了這一裝置。至今，Fanuc公（gōng）司至少已經安裝了1000台直線電機。GE Fanuc的一些先進技術使得機床上的直線電機的最大輸（shū）出力為15,500N，最大加速度為30g。另一些（xiē）先進技術的應用使機床的尺（chǐ）寸得以減小（xiǎo），重量得以（yǐ）減輕（qīng），冷卻效率大為提高。所有這些（xiē）技術上的進步使直線電（diàn）機在與旋轉電機相比時，優（yōu）勢更強：更高的加/減速率；更準確的定位控製，更高的剛度；更高的（de）可靠性；內部的動態製動（dòng）。
外部附加特性：開放式CNC係統
采用開放式 CNC係統的（de）機床發展非常迅速。目前可（kě）供選擇的通訊係統的（de）通訊（xùn）速度都較高，因而出（chū）現多種類型的開放式（shì）CNC結構。絕大多數的開放式係統將標準的PC機的開（kāi）放性與傳統CNC的功能相結合（hé）。這樣做最大的好處在於：即使機床的硬件已經過時，開放式的CNC仍然（rán）允許其性能隨現有技術和加工要求改變。借助於其它軟件，還可以向開放式CNC中添加其它功能。這些性能可以是與模具加工密切相關的，也可以是與模（mó）具加工關係不大的。通常情況下，模具車間使用的開放式CNC係（xì）統具有以下這些常用的功（gōng）能選擇：
價格低廉的網絡通訊；
以太網；
自適應控製功能（néng）；
可供連（lián）接條（tiáo）形碼閱讀器、刀具（jù）序列號閱讀（dú）器和/或（huò）托盤序列號（hào）係（xì）統的接口；
保存（cún）和編輯大量零件程序的功能；
存儲程序控製信息的采集；
文件處理功能；
CAD/CAM技術的集成和（hé）車間規劃；
通用的操作界麵。
最後一點極為重要。因為（wéi）模具加工對操作（zuò）簡單的CNC 的需求越（yuè）來越大（dà）。在這（zhè）個概念中，最重要就是不（bú）同的CNC具（jù）有相同的操作界麵。就一般情況而言，不同機（jī）床的操作人員必須分開培訓，因為不同類型的機床，以及不（bú）同（tóng）製造商生產的機床使（shǐ）用的CNC界麵都（dōu）不相同。開放式CNC係統為（wéi）整（zhěng）個車間（jiān）使用同一個CNC控製界麵創造了機會。
現在，機床的所有（yǒu）者即使不懂C語言，也（yě）可以為CNC操作設計自己（jǐ）的界麵了。此外，開放式係（xì）統的控製器允許根據個人的需要，設定不同（tóng）的（de）機器運轉方式。這樣操作者、編程人員和（hé）維修者可按自己的要求（qiú）進行設置。在（zài）使用時，屏幕上隻出現他（tā）們需（xū）要的特定信息。采用這樣的方（fāng）式可（kě）減少不必要的頁麵顯示，有（yǒu）助於簡化CNC操作。
五軸加工（gōng）
在製造複雜模具的過程中，五軸加（jiā）工的應用變得越來越廣。使用五軸加（jiā）工，可以減少（shǎo）加工一個零件所需的工裝或/和（hé）機床的數量，加（jiā）工過程所需的設備數量將被減至最低，與此同時也降低了（le）總的加工時間。CNC的功能越來越強，這使得CNC製造商能夠（gòu）提供更（gèng）多的五軸特性（xìng）。
從前隻有高檔CNC才具備的功能，如今也被用在中檔產品上。對於那些從未使用過五軸加工技（jì）術的廠家而言（yán），這些特性（xìng）的應用使得五軸加（jiā）工變得更簡單。將目前的CNC技術用於五軸加（jiā）工，使得五（wǔ）軸加（jiā）工具備以下優勢：
減少專用工（gōng）具的需求；
允許在完（wán）成零（líng）件程序後（hòu）再設定刀具的偏置；
支持通用程序的設計，這樣經過後處（chù）理的程序可以在不同機床（chuáng）之間互換使用；
提（tí）高（gāo）精加工的質量；
可用於（yú）不同結構的機床，這樣就不必在（zài）程序中說明是主軸還是工件在繞中心點轉動。因為這（zhè）將由CNC 的參數來解決。
我們（men）可以用球形銑刀的補償（cháng）的例子來說明為何五軸特別適用（yòng）於模具（jù）加工。在零件和（hé）刀具繞中（zhōng）樞軸旋轉時，為了準確地補償（cháng）球形銑（xǐ）刀的偏置，CNC必（bì）須能夠在（zài）X、Y、Z三個方向動態地調（diào）整（zhěng）刀具的補（bǔ）償量（liàng）。保（bǎo）證刀具切觸點的連（lián）續，有利於提高精加工的質（zhì）量。
此外（wài），五軸CNC的（de）用途還表現在：與繞主軸旋轉刀具相關的特性，與繞主軸旋轉（zhuǎn）零（líng）件相關的特性，以及允許操作者采用手動方式改（gǎi）變（biàn）刀具矢量的特性。
當采用刀（dāo）具的中軸線作為回轉軸線時，原來Z軸方向的刀具長度偏置將被分成X、Y、Z三個方向的分量。另外（wài），原來X、Y軸方（fāng）向的工具直徑偏置也被分為X、Y、Z軸三個方向的分量。由於在切削工程（chéng）中，刀具可以沿旋轉軸（zhóu）方向做進給運動，所有這些偏置必須（xū）動態更新（xīn），以便說明連續變化的刀具的方位。
CNC另（lìng）一項被（bèi）稱為“刀具中心（xīn）點編程”的特性，允許編程人員定（dìng）義刀具的路（lù）徑和中心點速度（dù），CNC通過旋轉軸和直線軸方向的命令來保證刀具（jù）按照（zhào）程序運動。這一特性使得刀具的中心點不（bú）再隨刀具的變化而（ér）變化，這也意味（wèi）著：在五軸（zhóu）加工（gōng）中可以象三軸加工一樣直接輸入刀（dāo）具的偏置，還可以通（tōng）過再一（yī）次後置程序來說明刀具長（zhǎng）度的改變。這種通過使主軸旋轉來實現轉軸的運動特性簡化了刀具的編程後置（zhì）處理。
利用同樣（yàng）的功能，使工件繞中樞軸旋，機床也可以獲得旋轉運動。新研（yán）製的CNC能夠通過動態（tài）地調整固定偏（piān）置和旋轉坐標軸來配合零（líng）件的運動。當操作人員（yuán）采用手動方式（shì）來實現機床的慢速進給時（shí），CNC係（xì）統同（tóng）樣起著重要的作用。新研製（zhì）的CNC係統同（tóng）樣允許軸沿（yán）著刀具向量的方向緩慢進給，在沒有刀尖位置（zhì）變化的前提下，還允（yǔn）許改變刀尖向量的方向(參看上麵的插圖)。
這些特性使得操（cāo）作人員在使用（yòng）五軸加（jiā）工機床的過程中，能夠很容易地使用目前在模具業廣泛（fàn）使用的3+2編程法。然而（ér），隨著新的五軸加（jiā）工功能（néng）的逐漸（jiàn）發展和這種功能逐浙被接受，真正的五軸模具加工機床可能會更普遍。
