CNC技術的發展相當迅速，這大大提（tí）高（gāo）了模具加工的生產率，其中運算速度更快捷的CPU是CNC技術發展的核心。CPU的改（gǎi）進不僅（jǐn）僅（jǐn）是運算（suàn）速度（dù）的提高，而且速度本（běn）身也涉及到了其它方麵CNC技術的改進。正因為近幾年CNC技術發生了（le）如此大的變化，才值得我（wǒ）們（men）對當前CNC技術在模具製造業的應用情況作一個（gè）綜述（shù）。
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應用到高度集成化的CNC係統中， CNC的性能有了（le）顯（xiǎn）著（zhe）的改善。反應（yīng）更快（kuài）、更靈敏的係統實現的不僅僅是更高的（de）程序處理速度。事實上，一個能夠以（yǐ）相（xiàng）當高的速度處（chù）理零件加工程序的係統在運行過程中也有可能（néng）象（xiàng）一個低速處理係統，因為即使是功能完備（bèi）的（de）CNC係統也存在著一些潛在的問題，這些問題有可能成為限（xiàn）製加工速度（dù）的瓶頸。
目前大多（duō）數模具廠都意識到高速加工需要的不僅僅是較短的加工（gōng）程序處理時間。在很多方麵，這種情況和賽車的駕駛很相（xiàng）似。速度（dù）最快的賽車就一定能（néng）贏得比賽嗎？即使是一個偶爾（ěr）才觀看車賽的觀眾都知道除速（sù）度以外，還有許多因素影響著比賽的結果。
首先（xiān），車手對於（yú）賽道（dào）的了解程（chéng）度很重要（yào）：他必須知道何處有急轉彎，以便能恰如其分地減速，從而安全高（gāo）效地通過彎道。在采用高進給（gěi）速度加工模具的過程（chéng）中，CNC中的待加工軌跡監控技術可預先獲取銳曲線出現的信息，這一功能起著同樣的作用。
同樣的，車手（shǒu）對其他車手動作以及不可確定因素的反應靈敏程度與CNC中的伺服反饋的次數類似。CNC中伺服反饋主要包括（kuò）位置反（fǎn）饋、速度反饋和電流（liú）反（fǎn）饋。
當車手駕車繞賽道行駛時（shí），動作的連貫性（xìng），能否熟練地刹車、加速（sù）等對車手的臨場表現有著非常重要的影響（xiǎng）。同樣地，CNC係統的鍾形加速/減速和待加工軌跡監控功能利用緩慢加速/減速來（lái）代替突（tū）然變速，以保證機床的平穩加速。
除此以外，賽（sài）車和CNC係統還有其它相似的地方。賽車（chē）發（fā）動機的功率類（lèi）似於（yú）CNC的驅動裝置和電機，賽車的重（chóng）量可以和機床中運動構件的重量相提並（bìng）論，賽（sài）車的（de）剛度和強度則類似於機床的（de）強度和剛度。CNC修正特定路（lù）徑（jìng）誤差的能力與車手（shǒu）具備的將賽車控製在車道內的（de）能力極其相似。
另一個與目前CNC相似的情況是，那些速度不是最快的賽車往往需要技術全麵的車手。過去隻有高檔的CNC才能在高速切削的同時保證較高的加工（gōng）精度。如今，中、低檔的CNC所（suǒ）具備的功能（néng）也有可能令人滿意地完成工作。雖然高檔CNC具備目前所能（néng）獲得（dé）的最佳性能，但也存在（zài）著這種可能，即你所使用的低檔CNC具有與同類產品（pǐn）中高檔CNC一樣的加工特性。過去，限製模具加工最高進給（gěi）速度的因素是CNC，今天則是機床的機械（xiè）結構。在機床已（yǐ）處於性能極限的情況下，更好的CNC也不會使性（xìng）能再提高。
CNC係統的內在（zài）特性（xìng）
以（yǐ）下是目前模具加工（gōng）過程中的一些（xiē）基本的CNC特性：
1. 曲線曲麵的非均（jun1）勻有理B樣條（tiáo）(NURBS)插補
該項技術（shù）采用沿曲線插（chā）補的方式，而不是采用一係列短直線來擬合曲線。這一技術的應用已經相當普遍。許多模具（jù）行業目前使用的（de）CAM軟件都提供了一個選項，即生成NURBS插補格式的零件（jiàn）程序。同（tóng）時，功能強大的CNC還提供了五軸插補（bǔ）功能以及與此（cǐ）相關的特性。這些（xiē）性能提高了表麵精（jīng）加工的質量，改善了電機運行的平穩度，提高了切削速度，並使零件加工程序更小。
2. 更小的指令單位
大（dà）多數的CNC係統向機床主軸傳遞運動和定位指令（lìng）的單位不小於1微米。在充分（fèn）利用CPU處理（lǐ）能力提高這一優勢後，一些CNC係（xì）統的（de）最（zuì）小指令單位甚至可達到（dào）1納米(0.000001mm)。在指令單位縮小1000倍後，可獲得更高的加工精度，可（kě）使電機（jī）運行得更平穩。電機運行的（de）平（píng）穩使得一（yī）些機床能夠在床身振動不加大的前提下，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。與使用（yòng）直線加速方式相比，這種方（fāng）式可使機床獲（huò）得更（gèng）好的加速效果。與其它（tā）加速方式相比，也包（bāo）括直線方式和指數方式，采用鍾形曲（qǔ）線方式可獲得（dé）更小的定位誤差。
4. 待加工軌（guǐ）跡監控
這一技術已被廣泛使（shǐ）用，該技術具（jù）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（dàng）控製係統中的工作（zuò）方（fāng）式得以區別開來。總（zǒng）的來講， CNC就是通過（guò）加工軌跡監控來（lái）實現對程序的預處理，以此（cǐ）來確（què）保能獲得更優異的加速/減速控製。根據不同的CNC的性能，待加工軌（guǐ）跡監控所需的程序塊數量從兩個（gè）到（dào）上百個不等，這（zhè）主要取決於零件程序的最短加工時間和加速/減速的（de）時間（jiān）常數。一般而言，要想滿足加工要求，至少需要十五個待加工（gōng）軌跡監控程（chéng）序塊。
5. 數字（zì）伺服控製
數字伺服係統的發展如此迅速，以至於大多數機床製造商都選擇該係統作為機床的伺服控製係統。使用該係統後，CNC能（néng）夠更及時地控製（zhì）伺服（fú）係統，而且CNC對機（jī）床的控製也變得更精確。
數字（zì）伺服（fú）係統的作用如下：
1) 將提高電流環路的采樣速度，再加上電流環控製的改善，從而降低電機溫升。這樣，不僅可以延長電機的壽命，還可以（yǐ）減少傳遞到滾珠絲杠的熱（rè）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（xiē）都有（yǒu）助（zhù）於提（tí）高機床的整體性能。
2) 由於許多新的CNC使用（yòng）高速（sù）序列與伺服回（huí）路相連，因此通過（guò）通訊鏈路，CNC可獲得更多的電機和驅動裝置的工作信息。這（zhè）可提高機床的維（wéi）護性能。
3) 連續的位置反饋允許（xǔ）在高速進給的情（qíng）況下進行高精度的加工。CNC運算速度的加快使得位置（zhì）反饋的速率成為（wéi）製約機床運行速度的瓶頸。在傳統（tǒng）的反饋方（fāng）式中，隨著CNC和電子設備的外部編碼器的采（cǎi）樣速（sù）度的變化，反饋速度受到（dào）信號（hào）類（lèi）型的製約。采用串行反饋，這一問題將得到很（hěn）好的解（jiě）決。即使機床以很高的速度運行，也可達到精密的反饋精度。
6. 直（zhí）線電機
近幾年來，直線電機的工作性（xìng）能和（hé）歡（huān）迎度有了（le）顯著的提高，所（suǒ）以很多加（jiā）工中心采用了這一裝（zhuāng）置。至今，Fanuc公司至少已經安裝了1000台直線電（diàn）機。GE Fanuc的一些（xiē）先進技術使得機床上的直線電機的最（zuì）大輸出力為15,500N，最大加速度為30g。另一些先進技術的應用使（shǐ）機床的尺寸得以減小，重量得以減輕，冷卻效率大為提高。所有這些技術上的進步使直線電機在與旋（xuán）轉電（diàn）機相比（bǐ）時，優勢更強：更高的加/減速率；更準確的定位控製，更高的剛度；更（gèng）高的可靠性；內部的動態製動（dòng）。
外部（bù）附加特性：開放式CNC係（xì）統
采用開放式 CNC係統的機床發展非常迅速。目前（qián）可供選擇的通訊係統的（de）通訊速度都較高，因（yīn）而出現多種（zhǒng）類型的開放式CNC結構。絕大多數的開放式係統將標準的PC機的開放（fàng）性與傳統（tǒng）CNC的功能相（xiàng）結合（hé）。這樣做最大的好處在於：即使機床的硬（yìng）件已經過時，開放式的CNC仍然允許（xǔ）其性能隨現有（yǒu）技術和加工（gōng）要求改變。借助於其（qí）它軟件，還可以向開放式CNC中（zhōng）添加其（qí）它功能。這些性能可以是與模具加工密切相關的，也可以是與模具加工關係不大的。通常情（qíng）況下，模具（jù）車間使用的開放式CNC係統具有（yǒu）以下（xià）這些常用的功能選擇：
價格低廉的網絡通訊；
以（yǐ）太（tài）網；
自適應控製功能；
可供連接條形碼閱讀器、刀具序列號閱（yuè）讀器和/或（huò）托（tuō）盤序列號係統（tǒng）的接口；
保存和編輯（jí）大量零件程序的功（gōng）能；
存（cún）儲程序控製信息的采集；
文件處理（lǐ）功能；
CAD/CAM技術的集成和車間規劃；
通用的操作界麵。
最後一點極（jí）為重要。因為模具加工（gōng）對操作簡單的CNC 的需求越來越大（dà）。在這個概念中，最重要就（jiù）是（shì）不同的CNC具有（yǒu）相同的操作界麵。就一般情況而言，不同機床的操作（zuò）人員必須分（fèn）開培訓，因為不同類型的機床（chuáng），以（yǐ）及不同製造商生（shēng）產的機床使用的CNC界麵都不相同。開放式CNC係統（tǒng）為整個車間使（shǐ）用同一個（gè）CNC控製界麵創（chuàng）造了機會。
現在，機床的所有（yǒu）者即使不（bú）懂C語（yǔ）言，也可以（yǐ）為CNC操作設（shè）計自己的界麵了。此外，開放式係統的（de）控製器允許（xǔ）根據個人（rén）的需要，設定（dìng）不同的機器（qì）運轉方式。這樣操作者、編程人員和維修者可按自己（jǐ）的要求進行設置。在（zài）使用時，屏幕上隻（zhī）出現他們需要的特定信息。采用這樣（yàng）的方式可減少不必要的（de）頁麵顯示，有助於簡化CNC操作。
五軸加（jiā）工
在（zài）製造複雜模具的過程中，五軸加工的應用變得越來越廣。使用五（wǔ）軸加工，可以減少加工一個零件所需的工裝或/和機床（chuáng）的數量（liàng），加工過程所需的設備數量將被減至最低（dī），與（yǔ）此同時（shí）也降低了總的（de）加工時間。CNC的功能越來越強，這使得CNC製造（zào）商能夠提供更（gèng）多的五（wǔ）軸特性。
從前隻有高檔CNC才（cái）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（wǔ）軸加工技術的廠家（jiā）而言，這些特性的應用使得五軸（zhóu）加工變得更簡單。將目前的CNC技術用於五軸加工，使得五軸（zhóu）加工具備以下優勢：
減少專（zhuān）用工具的（de）需求；
允許在完成零件程序後再設定刀具的（de）偏置；
支持通用程序（xù）的設計，這樣經過後處理的（de）程（chéng）序可（kě）以在不同機床之間互（hù）換使用；
提高精加工的質量；
可用於不同結構的機床，這（zhè）樣（yàng）就不必在程序中說明是主軸（zhóu）還是工件在繞中心點（diǎn）轉動。因為這將由CNC 的參數來解決。
我們可以用球形銑刀的補償的（de）例子來說明為何五軸特別適用於模具加工（gōng）。在零件（jiàn）和刀具繞中樞軸（zhóu）旋轉時，為了準（zhǔn）確地補償球（qiú）形銑刀的偏置，CNC必須能夠在X、Y、Z三個方向動態地調整刀具的補償量。保證刀具切（qiē）觸點的連續，有（yǒu）利於提高精加工（gōng）的質量。
此外，五軸CNC的用途還表現在：與（yǔ）繞主軸旋轉刀具相關的特性，與（yǔ）繞主軸（zhóu）旋轉零件（jiàn）相關的特性，以（yǐ）及允許操作（zuò）者采用手動方式改變刀具矢量（liàng）的特性。
當采用（yòng）刀具的中軸（zhóu）線作為回轉軸（zhóu）線時，原來Z軸方向的刀具長（zhǎng）度偏置將被分成X、Y、Z三個方向的（de）分量。另外，原來X、Y軸（zhóu）方向的工具直徑偏置也被分為X、Y、Z軸三個方向（xiàng）的分量。由於在切削工程中，刀具可以沿旋轉軸（zhóu）方向做進給運動，所有這些（xiē）偏置必須動態更新，以便說明連續變化的刀具的方位。
CNC另一項被稱（chēng）為“刀具中心點編程”的特性，允許編程人員（yuán）定義刀具的路徑（jìng）和中心點速度，CNC通過旋轉軸和（hé）直線軸方向（xiàng）的命（mìng）令來保證刀具按照程序運動。這一特性使得刀具（jù）的中心點不再隨（suí）刀具的變化而變化，這也意味著：在五軸加工中可以象三軸加工一樣直接輸入刀具（jù）的偏置，還（hái）可以通過再一次後置程序來說明刀具長度的改變。這種通過使主（zhǔ）軸旋轉來實現轉軸的運動特性簡化（huà）了刀具的（de）編（biān）程後置（zhì）處理。
利用同樣的功能（néng），使工件繞中樞軸（zhóu）旋，機床也可以獲得旋轉運動。新研製的CNC能夠通過動態地調整固定偏置和旋轉坐標（biāo）軸來配（pèi）合零件的運動。當操作人員（yuán）采用（yòng）手動方式（shì）來實現機床的慢（màn）速進給時，CNC係統同樣起（qǐ）著重要的作用。新研製的CNC係統同樣允許軸沿著刀具向量的方向緩慢進給，在沒有刀尖位置變化的（de）前提下，還允許改變刀尖向量的方向(參看上麵的插圖（tú）)。
這些特性使得（dé）操作人員在使用五軸加工機（jī）床（chuáng）的過程中，能夠很容易地使用目前在模具業廣泛使用的3+2編程（chéng）法。然而（ér），隨著新的五軸加工功能的（de）逐漸發展和這種功能逐（zhú）浙被接受，真正的五軸模具加工（gōng）機床可能會更普遍。
