CNC技術（shù）的發展相當迅速，這大大提高了模具加工的生產率，其（qí）中運算速度更（gèng）快（kuài）捷的CPU是CNC技術（shù）發展的（de）核心。CPU的改進不僅僅是運算速度的（de）提高，而且（qiě）速度本身也涉及到了（le）其它方麵CNC技術的改進（jìn）。正因為近幾年CNC技（jì）術發生了如此大的變化，才值得我們對當前CNC技術在模具製造業的應用情況作一個綜述。
程序塊處理（lǐ）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）用到高度集成化的CNC係統中， CNC的性能有了顯著的改善。反應更快、更靈敏的係統實（shí）現的不僅僅是更高的程序處理速度。事實上，一個能夠以相（xiàng）當（dāng）高的速度處（chù）理零（líng）件加工程（chéng）序的係統在運行過程（chéng）中也有可能象一（yī）個低速處理係統，因為即使是功（gōng）能完（wán）備的CNC係統也存在著一些潛在的問題，這些問題有可能成為（wéi）限製加（jiā）工（gōng）速度的瓶頸。
目前大多數模具廠都意識到高速加工（gōng）需要的不僅僅是較短的加工程序處理時間。在很多方麵，這種情況和賽車的駕（jià）駛很相似。速度最快的賽車就一定能贏得比（bǐ）賽嗎？即使是一個偶爾才（cái）觀看車（chē）賽的觀眾都知道除速（sù）度以外，還有許多因素影響著（zhe）比賽的（de）結果。
首先，車手對於賽道的（de）了解程度（dù）很重要：他必須知道何處有急轉彎，以便能恰如其分地（dì）減速，從而安全高效地通（tōng）過彎道。在采用高進給速（sù）度加工模具的過（guò）程中，CNC中的待加工軌跡監控技術（shù）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（de），車手對其（qí）他車手動作以及不可（kě）確定（dìng）因素（sù）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位（wèi）置反（fǎn）饋、速度反饋（kuì）和電流反饋。
當車手駕車繞賽道行駛時，動作的連貫性（xìng），能否熟練地刹車、加速等對車手的臨場表現有著非常重要的影響。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/減速來代替（tì）突（tū）然變速，以保證（zhèng）機床的平穩加速。
除此以外，賽車和CNC係統還有（yǒu）其它（tā）相似的（de）地方。賽車發動機的功率類似於CNC的（de）驅（qū）動裝置和電機，賽車的重量可以和機床中運動構件的重量相提並論，賽車（chē）的剛度和（hé）強度則類（lèi）似（sì）於機床的強度（dù）和剛度。CNC修正特定（dìng）路徑誤差的能力（lì）與（yǔ）車手具備的將賽車控製在車道內的能力極其（qí）相似。
另一個與目前CNC相似的情況（kuàng）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精度。如今，中、低檔（dàng）的CNC所具備的功能也有可能令人滿意地完（wán）成工作。雖然高檔CNC具備目前所能獲得的最（zuì）佳（jiā）性能，但也存在著這種可能（néng），即你所使用的（de）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（zhì）模具加工最（zuì）高進給速度的因素是CNC，今天則是機床的（de）機械結構。在機床已處於性能極限的情況下，更好的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（guò）程中的一些基本的CNC特性：
1. 曲線曲麵的非（fēi）均勻有理B樣條(NURBS)插補
該（gāi）項（xiàng）技術采用沿曲線插補的方式，而不是采用一係（xì）列（liè）短直線來擬合曲（qǔ）線。這一技術（shù）的應用已經相當普遍。許（xǔ）多模具（jù）行業目前使用的CAM軟件（jiàn）都提供了一個選項，即生成NURBS插補格式的零件程序。同時，功能強大的CNC還提供了（le）五（wǔ）軸插補功能以（yǐ）及與此相關的特性（xìng）。這些性能提高了表麵精加工的（de）質量，改善了電（diàn）機運行的平穩度，提高了切削（xuē）速度，並使零（líng）件加工程序更小。
2. 更小（xiǎo）的指令單位
大多數的CNC係統向機床主軸傳遞運動和定位指令的單（dān）位（wèi）不小（xiǎo）於1微米。在充分利用CPU處理能力提高這（zhè）一優勢後（hòu），一些CNC係統的最小指（zhǐ）令單位甚至（zhì）可達到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）使電機運行得更平（píng）穩。電機（jī）運行的平（píng）穩使得一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（qǔ）線加（jiā）速/減速
也稱作為S曲線加速/減（jiǎn）速，或爬行控製。與使用直線加速方式相比（bǐ），這種方式可使（shǐ）機床獲得更好的加速效果。與其它加速方式相比，也包括（kuò）直線方式和指數（shù）方式，采用（yòng）鍾形曲線方式可獲（huò）得更小的定位誤差。
4. 待加工軌跡監控
這一技術已被廣泛使用，該技術具有眾多性能（néng）差異，使其在低檔（dàng）控製係（xì）統（tǒng）中（zhōng）的工作方式與高檔控製（zhì）係統中的工作方式得以（yǐ）區別開來。總的來講， CNC就是通過加工軌跡監控來實現對程序的（de）預（yù）處理，以此（cǐ）來確保能（néng）獲得更優異的加速/減（jiǎn）速控（kòng）製。根據不同（tóng）的CNC的性能，待加工軌跡監控所需的程序塊數量從兩個到上百個不等，這主要取決於零件程序的最短加工時間和加（jiā）速（sù）/減（jiǎn）速的時間常數。一般（bān）而言，要想滿足加工要求，至少需要十五個（gè）待加工軌跡監控程序塊。
5. 數字伺（sì）服控（kòng）製
數字伺服係統的發（fā）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（jī）床的伺服控製係統。使（shǐ）用該係統後，CNC能（néng）夠更及時地控製伺服係（xì）統，而且CNC對機床的控製也變（biàn）得（dé）更精確。
數字伺（sì）服係統（tǒng）的作（zuò）用如下：
1) 將提高電流環路的采樣速度（dù），再加上電流環控製的改（gǎi）善，從而降低電（diàn）機（jī）溫升。這樣，不（bú）僅可（kě）以延長電機的壽命，還可（kě）以減少（shǎo）傳遞到滾珠絲杠的熱量，從而提高絲杠的精度。除此（cǐ）之外，采（cǎi）樣速度的加快（kuài）還（hái）可以提高速度回路的增（zēng）益，這些都有助於提高機床的整體性能。
2) 由於（yú）許多新（xīn）的CNC使用高速序列（liè）與伺服回路相連，因此（cǐ）通過（guò）通訊鏈路，CNC可獲（huò）得更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（yǔn）許在高速進（jìn）給的情況下（xià）進行高精度的加工。CNC運算速度的（de）加快使得位置反饋的速率（lǜ）成為（wéi）製約機床運行速（sù）度的瓶頸。在傳統的反饋方式中，隨（suí）著CNC和電子設備的外部編碼器的（de）采樣速度的變化，反饋速度受到信號（hào）類型（xíng）的製約。采用串行反饋，這（zhè）一問題將得到很好的解決（jué）。即使機床以很高（gāo）的速度運（yùn）行，也可達到精密的反饋精（jīng）度。
6. 直線電機
近（jìn）幾年來，直線電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了（le）這一裝置。至今，Fanuc公司（sī）至少已經安裝了1000台直線電（diàn）機。GE Fanuc的一些先進（jìn）技術使得機床上的直線電機的最大輸（shū）出（chū）力為15,500N，最大加速度為30g。另一些先進技術的（de）應用（yòng）使機床的尺寸得以減小，重（chóng）量得（dé）以減輕，冷卻（què）效率大為提高。所有這些技術上的進步使直線電機在與（yǔ）旋轉電機相比時，優勢更強：更高的（de）加/減速率；更準確的定位控製，更高的剛度；更高的可靠性；內部（bù）的動態製動。
外部附加特性：開放式CNC係統
采用開放式 CNC係統（tǒng）的機床發展非常迅速（sù）。目前（qián）可供選擇的通訊係統的通訊（xùn）速度都較高，因而出現（xiàn）多種（zhǒng）類型的開放式CNC結構。絕大多數的開放式係（xì）統將標準的PC機的開放性與傳統CNC的功能相結合。這樣做最大（dà）的好處在於：即使機床的（de）硬件已經過時，開放式的CNC仍然允（yǔn）許其性能隨現（xiàn）有技術和加工要求改變。借助於其它軟（ruǎn）件，還可以向開（kāi）放（fàng）式CNC中添加（jiā）其它功能。這些性能可以是與模具加工（gōng）密切相關的，也可以是與模具加工關係不大的。通常情況（kuàng）下，模具車間使用（yòng）的開放式CNC係統具有以下（xià）這些常用的功能選擇：
價格（gé）低廉的網絡通訊；
以（yǐ）太網；
自適應控（kòng）製功能；
可供連接條形碼閱讀器（qì）、刀具序列號閱讀器和/或托盤序列號係統的接口；
保存和（hé）編輯（jí）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技術的集成和車（chē）間規劃；
通用的操作界麵。
最後一點極為重要。因為（wéi）模具加工對操作簡單的CNC 的需求越（yuè）來越大（dà）。在這個概念中，最重要就（jiù）是不同的CNC具有（yǒu）相同的操作（zuò）界麵。就一般情況而言，不同機床的操作人員必須分（fèn）開培訓（xùn），因為不同類型的機床（chuáng），以及不同製造商生產的機床使用的CNC界麵都（dōu）不相同。開（kāi）放式CNC係統為整個車間使用同一個CNC控製界麵創造了機會。
現在，機床的所有者（zhě）即使（shǐ）不懂C語言，也可以為CNC操作設計（jì）自（zì）己的界麵了。此外，開放式係統的控製器允許根據個（gè）人的需要（yào），設定不（bú）同的機器運轉方式。這樣操作者（zhě）、編程人員和維修（xiū）者可按（àn）自（zì）己的要求進行設置。在使用時（shí），屏幕上隻出現他們（men）需要的（de）特定信息。采用這樣（yàng）的方式可（kě）減少不必要的頁麵（miàn）顯示（shì），有（yǒu）助於簡化CNC操作。
五軸加工（gōng）
在（zài）製造複雜模具的過程中，五軸加工的應用變得越來越（yuè）廣。使用五軸加工，可以減少（shǎo）加工一個零件所需的工裝或/和機床的數量，加工（gōng）過程所需的設備數量將被減至最低，與此同時也降低（dī）了總的加工時間。CNC的功能越（yuè）來越強，這使得CNC製造商（shāng）能夠提供更多的（de）五軸（zhóu）特性（xìng）。
從前隻有高檔CNC才具備的功能，如今（jīn）也被用在（zài）中檔產品上（shàng）。對於那些從未使用（yòng）過五軸加工技術的廠家而言（yán），這些特性的應用使得（dé）五（wǔ）軸加工變得更簡單。將目（mù）前的（de）CNC技術用於五軸加工，使得五軸（zhóu）加工（gōng）具備以下（xià）優勢：
減少專（zhuān）用工具的需求；
允許在完（wán）成零件程序後再設定刀具的偏置；
支持通用程序的設計，這樣經過後處理的程序可以在不同機床之間互換使用；
提高精（jīng）加工（gōng）的質量；
可用於不同結構的機床，這樣就不必在程（chéng）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（cān）數來解決。
我們可以用球形銑刀的補償的例子來說明為何五軸特別適用於模具加工。在零件和刀具繞中樞軸旋轉時，為了準確地補償球（qiú）形銑刀的偏置（zhì），CNC必須能夠（gòu）在X、Y、Z三個方向動態地（dì）調整刀具的補償量。保證刀具切（qiē）觸點的（de）連續，有利於提高精加工的質量。
此外，五軸CNC的用途還表現在：與繞主軸旋轉刀具相關的特性，與繞主軸旋轉零件相關的特性，以及允許（xǔ）操（cāo）作者采用手動方式（shì）改變刀具矢量的特性。
當采用刀具的中軸線作為（wéi）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，原來X、Y軸方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（zài）切削工程中，刀具可以沿旋（xuán）轉（zhuǎn）軸方向做進給運動，所有這些偏（piān）置必須動（dòng）態更新，以便說（shuō）明連續變化的（de）刀具的方位。
CNC另一項被稱為“刀具中心點（diǎn）編程”的特性，允許編程（chéng）人員（yuán）定義刀具的路徑和中（zhōng）心點速度，CNC通過旋轉軸和（hé）直線軸方向的命令來保證刀具按（àn）照程序運動。這一特性使得刀（dāo）具的中心點不再隨刀具的變化而變化，這也意味著：在五軸加工中可以象（xiàng）三軸加工（gōng）一樣直接輸入刀具的（de）偏置，還可以通過再一（yī）次後置程序來說明刀具長度的改變（biàn）。這種（zhǒng）通過使主軸旋轉來實現轉軸的運動特性簡化（huà）了刀具（jù）的編程後置處理。
利（lì）用同樣的功能，使（shǐ）工件（jiàn）繞中樞（shū）軸旋（xuán），機床也可以獲得旋（xuán）轉運動。新研製的CNC能夠（gòu）通過動態地調整固定偏置和（hé）旋轉坐標軸來配合零件的運動。當操作人員（yuán）采用手動方式來實現機床（chuáng）的慢速進給時，CNC係統同樣起（qǐ）著重（chóng）要的作用。新研製的CNC係（xì）統同樣允許軸沿著刀具向量的方向緩慢進（jìn）給，在沒（méi）有刀尖位置（zhì）變（biàn）化的前提下，還（hái）允許改變刀尖向量的方向(參（cān）看上麵的插圖)。
這些特性使得操（cāo）作人員在使用五軸加工機床的過程中，能夠很容易地使（shǐ）用目前在模具業廣泛（fàn）使用的3+2編程法。然而，隨著新的五軸加工功（gōng）能的逐（zhú）漸發展和這種功能逐浙被接受，真正的五軸模（mó）具加工機（jī）床可能會更普遍。
