隨著科學技術的發展，人們對零件加工質量的要求也越來越高。同時產品改型頻繁，在壹般機械加工中，單件和中小批量產品占的比重越來越大。為了保證產品質量，提高生產率和降低成本，要求機床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且在加工過程中要具有較高的自動化程度。數控加工技術就是在這種環境下發展起來的壹種由數控機床的數字信息控制，適用於精度高、零件形狀復雜的單件和中小批量生產的高效、柔性的自動化加工技術。
數控機床是壹種綜合了計算機技術、現代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術、網絡通信技術、液壓氣動技術、光機電等技術的壹種高效、柔性加工的機電壹體化設備，是現代制造技術的基礎。
1 數控機床的組成及數控加工過程
數控機床是指用記錄在媒體上的數字信息經數控裝置對機床實施控制，使它自動地執行規定加工過程的機床。
1）數控機床的組成
數控機床是按預先編制好的加工程序自動對工件進行加工的。數控機床通常由機床本體、伺服系統、數控裝置和控制介質四部分組成，如圖2-61所示。
圖2-61 數控機床的組成
（1）控制介質。控制介質又稱為信息載體，是將人的操作意圖轉達給數控機床的壹個中間媒體，它載有加工壹個零件所必需的全部信息。常用的控制介質有穿孔帶、磁帶、磁盤等可以存儲指令信息的載體。對於簡短的數控加工程序，可通過數控操作面板上的鍵盤直接輸入數控裝置。
（2）數控裝置。數控裝置是數控機床的中樞，它接收控制介質送來的信息，加以變換和處理後轉換成脈沖信號控制機床動作。
（3）伺服系統。伺服系統是連接機床運動部件與數控系統的裝置，包括伺服驅動機構和機床的可移動部件。它是機床數控系統的執行部分，將數控裝置發出來的脈沖信號轉變為機床部件的運動，使工作臺或刀架精確定位或按預期軌跡作嚴格的相對運動，加工出符合圖樣要求的零件。
（4）機床本體。機床本體是數控機床的機械部分，除了主傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺和輔助部分等壹般部件外，還有特殊部件，如儲備刀具的刀庫、自動換刀裝置和回轉工作臺等。
2）數控機床零件加工過程
數控機床零件加工過程是操作者首先按照加工圖樣使之變為制造工藝的內容，在熟悉加工工藝的基礎上編制加工程序，用規定的代碼和程序格式把人的意誌轉變為數控機床能接受的信息。把信息記錄在控制媒體（如穿孔帶、磁帶或磁盤之類的信息輸入介質）上，使之成為控制機床的指令。數控裝置對輸入的信息進行處理之後，向機床各坐標軸的伺服系統發出指令脈沖，驅動機床相應的運動部件，並控制變速、換刀和開停機床等其他動作，自動地加工出符合圖樣要求的工件。
2 數控機床的分類
數控機床可按工藝用途、運動軌跡、控制方式等分類，這裏只介紹按工藝用途分類。數控機床按工藝用途即按加工特性或完成的主要加工工序來分，主要有數控車床（含車削中心）、數控銑床（含銑削中心）、數控鏜床、以銑鏜為主的加工中心、數控磨床（含磨削中心）、數控鉆床（含鉆削中心）、數控拉床、數控刨床、數控切斷機床、數控齒輪加工機床及數控電火化加工機床（含電加工中心等）。圖2-62為CK50數控車床外觀圖，其加工範圍與普通車床相同，主要加工軸類和盤類等回轉類零件。圖2-63為XJK125數控銑床外觀圖，它特別適用於復雜零件的加工，可完成銑削、鉆削、鏜削的加工。
圖2-62 CK50數控車床外觀圖
圖2-63 XJK125數控銑床外觀圖
加工中心（MC）是對工件進行多工序加工的壹種數控機床。它具有刀庫和自動換刀裝置（ATC）。工件經壹次裝夾後，加工中心在數控系統的控制下能按不同工序自動選擇和更換刀具；自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助功能；依次完成工件幾個面上多工序的加工。因此它減少了工件裝夾、測量和機床調整時間，縮短了工件存放、搬運時間，提高了生產率及機床的利用率，是數控機床的重要發展方向。圖2-64為JCS-018型加工中心的布局。其外形類似立式銑床。床身1上有滑座2，作橫向運動（y軸方向）。工作臺3在滑座上作縱向運動（x軸方向）。床身後部有框式立柱5。主軸箱9在立柱導軌上作垂直升降運動（z軸方向）。在立柱的左右部是數控裝置6，左前部裝有刀庫7和自動換刀機械手8，左下方安置有潤滑裝置4。刀庫中容有16把刀具，可以完成各種孔加工和銑削加工。數控操作面板10懸掛在操作者右前方，以便於操作。機床各工作狀態顯示在面板上。加工中心通常以主軸在加工時的空間位置不同分為臥式、立式和萬能加工中心。
圖2-64 JCS-018型加工中心布局
1—床身；2—滑座；3—工作臺；4—潤滑裝置；5—立柱；6—數控裝置；7—刀庫；8—換刀機械手；9—主軸箱；10—操作面板
3 程序編制
所謂程序編制，就是將零件的工藝過程、工藝參數、刀具移動量與方向以及其他輔助動作（換刀、冷卻、夾緊等），按運動順序和所用數控機床給定的指令代碼及程序格式編制成壹定的表格，這種表格稱為“零件加工程序單”，或簡稱“程序單”，再將程序單中的全部內容記錄在控制介質上（如穿孔紙帶、磁帶等），然後輸送給數控裝置，從而指揮數控機床加工。這種從分析零件圖紙起，到制成數控機床所需要的控制介質的全過程稱為程序編制。
壹般說來，數控程序編制的步驟為：工藝設計→數值計算→編寫零件加工程序單→制備控制介質或程序輸入→程序校驗和試切。
1）工藝設計
在對零件圖進行全面分析的基礎上，確定零件的裝夾定位方法、加工路線（如對刀點、換刀點、進給路線）、刀具及切削用量（如進給速度、主軸轉速、切削寬度和切削深度等）等工藝參數。
2）數值計算
根據零件圖和所確定的加工路線，計算出刀具運動軌跡。
壹般的數控裝置具有直線插補和圓弧插補的功能。對於加工由圓弧、直線組成的簡單零件，只需計算出零件輪廓上相鄰幾何元素的交點或切點（基點）的坐標值，得出直線的起點、終點，圓弧的起點、終點和圓心坐標值。當零件的形狀比較復雜、與數控裝置的插補功能不壹致時，需要作較復雜的計算。
3）編寫零件加工程序單
根據所計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確定的切削用量以及輔助動作，結合數控系統規定使用的指令代碼及程序段格式，編寫零件加工程序單。
4）制備控制介質或程序輸入
程序單編寫好之後，操作者或編程者必須將加工信息輸入數控裝置，也可根據數控系統輸入、輸出裝置的不同，先將程序移至某種控制介質上。常用的控制介質有U盤、磁盤、磁帶等。
5）程序校驗和試切
編制好的程序必須經過校驗和試切才能正式使用。校驗的方法是直接將控制介質上的內容輸入數控裝置中，檢查刀具的運動軌跡是否正確。在有CRT圖形顯示屏的數控機床上，可以用模擬工件切削過程的方法進行校驗；否則，可以筆代刀，以坐標紙代替工件，讓機床空運轉，畫出加工軌跡。
上述這些方法只能檢驗刀具的運動軌跡是否正確，不能檢查加工精度。因此，還應進行零件的試切。如果通過試切發現零件的精度達不到要求，就應進行程序單和控制介質的修改，以及采用誤差補償方法，直到加工出合格零件為止。
4 數控機床的特點及應用
1）數控機床具的特點
（1）加工精度高，加工質量穩定。由於數控機床本身制造精度高，又是按照預定程序自動加工，避免了人為操作誤差，使同批零件壹致性好，產品質量穩定。
（2）生產率高。由於能在壹次裝夾中加工出零件的多個部位，省去了許多中間工序（如劃線等），壹般只需進行首件檢驗，大大縮短了生產準備時間，故生產率高。
（3）自動化程度高，減輕了勞動強度，改善了勞動條件。除手工裝夾毛坯外，全部加工過程都由機床自動完成，減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件。
（4）適應性強，經濟效益好。用數控機床加工，當加工對象改變時，只需重新編制數控程序，壹般不需重新設計工具、夾具和模具，即可實現對零件的加工。這樣大大縮短了產品研制周期，給新產品開發研制提供了捷徑。同時加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本下降，生產率高，所以能夠獲得良好的經濟效益。
（5）有利於生產管理的現代化。利用數控機床加工，能準確計算零件的加工工時，並有效地簡化檢驗和工夾具、半成品的管理工作，利於生產管理現代化。又由於使用數字信息，容易形成計算機輔助設計與制造緊密結合的壹體化系統。
但數控機床造價高，技術復雜，維修困難，要求管理及操作人員素質較高。
2）數控機床的應用
數控機床的應用非常廣泛，特別適合加工具有以下特點的零件：多品種、小批量生產的零件；結構復雜、精度要求高的零件；加工頻繁改型的零件，因為數控機床可節省大量的工裝費用，使綜合費用下降；價值昂貴、不允許報廢的關鍵零件；需最短生產周期的急需件。