数控，即数字控制（numerical control，NC），数控加工技术是为了实现机床控制自动化要求而发展的。它是指用代码化的数字、字母及符号表示加工要求、零件尺寸及其参数、加工步骤等，通过控制介质，输入到控制装置，经过微机进行处理与计算，发出各种控制信号与数据，控制机床各轴自动运动工作，从而实现自动加工的技术。
采用数字控制的机床或装备了数控系统的机床统称为数控机床。
21.4.1 数控系统的组成
系统的基本结构如图21－7所示。各部分的组成及功用如下。
图21－7 数控系统基本结构框图
1.图样
图样为数控加工的原始依据，是被加工的零件的图样及其几何数据和工艺数据。
2.编程
编程即根据图样及其他数据进行程序编制，有手工编程、计算机自动编程两种方法。
3.控制介质
控制介质主要有穿孔带、磁带和磁盘等，用来记载程序加工信息，是人与机器之间的媒介。随着技术的进步，目前在CAD／CAM系统中，经过计算机辅助设计及程序编制和后置处理后，可直接与数控装置连接，不需要控制介质。
4.数控装置
数控装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能。它的作用是接收输入装置输入的加工信息，完成数值计算、逻辑判断、输入／输出控制等功能。一般由运算器、输入／输出设备、存储器等部分组成，同时还可按需要备有磁带机、打印机、绘图机和显示器等外部设备。
5.伺服系统
伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置将来自数控装置的指令信息进行功率放大，然后驱动执行机构进行旋转或平移，实现对加工轨迹的控制。目前，数控机床大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。
6.被控对象
被控对象是指机床上的工作台、刀架、主轴、机动夹具、冷却系统等受控部分。
7.检测装置
检测装置主要是将数控机床各坐标轴的位移指令值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移与设定值进行比较。按有无检测装置，可将数控机床分为闭环控制数控机床（有检测装置，加工精度较高）和开环控制数控机床（无检测装置，加工精度较低）。
21.4.2 数控机床的程序编制
1.程序编制
程序编制是指编程者根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。
程序编制的方法有两种：手工编程和计算机自动编程。
由分析零件图样，制订工艺规程，计算刀具运动轨迹，编写零件加工程序单，制作控制介质直到程序校核，整个的过程都是由人工完成的，这种编程方法称作手工编程。
手工编程经济、便捷，适用于机器制造中的简单工件，而有些工件轮廓为复杂曲线或表面为空间曲面时，手工编程费时，甚至无法胜任，此时就需借助于计算机进行编程，这种编程方法称计算机自动编程。自动编程需要购置自动编程软件（计算机辅助设计与制造CAD／CAM软件），目前，这种软件已广泛应用于数控机床加工中，大大提高了编程效率。
几种常用的G功能和M功能如表21－2所示。
表21－2 几种常用的G功能和M功能
2.程序代码
在数控加工的工序中，是用各种G指令和M指令来描述工艺过程的各种操作和运动特征。ISO标准中，准备功能字由字母G和两位数字组成，从G00到G99，共有100种，它命令机床将作何种加工操作。辅助功能字由M及其后两位数字组成，从M00到M99，也有100种。它表示机床的各辅助动作及其状态。表21－2中列出其中几种常用G功能和M功能。
此外，还规定有进给速度功能字F、主轴转速功能字S、刀具选择和刀具补偿功能字T等。
一个完整的加工程序由若干程序段构成，而程序段是由一个或若干个字组成，每个字又由字母（地址）和数字组成。例如程序段：
N001 G01 X10 Z25 F50 S600 T01 NL
N001表示第一程序段；G01定义为直线插补；X10 Z25表示终点坐标值X为10，Z为25；F50表示进给量为50mm／min；S600表示主轴转速600r／min；T01表示一号刀；NL（或CR）表示程序段结束。
21.4.3 数控机床加工的特点及应用
数控机床加工与普通机床加工相比，具有以下特点。
（1）加工精度高。目前数控机床的加工精度普遍达到了0.001mm，且重复精度高，有效避免了人为的干扰因素，加工质量稳定。
（2）对加工对象的适应性强。数控机床上改变加工零件时，只需重新编制（更换）程序即可实现对新的工件的加工。
（3）自动化程度高，劳动强度低，生产率高。
（4）具有良好的经济效益。
（5）有利于现代化的管理。
数控机床具有一般机床所不具备的许多优点，应用范围在不断扩大，但它并不能完全代替普通机床，也不能以解决机械加工中的所有问题。数控机床最适合于加工具有以下特点的零件。
（1）多品种小批量生产的零件。
（2）形状结构比较复杂的零件。
（3）需要频繁改型的零件。
（4）价值昂贵，不允许报废的关键零件。
（5）需要最少周期的急需零件。
（6）批量较大、精度要求高的零件。
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