概述
數控目前，許多CAD/CAM軟體包都提供自動編程功能，這些軟體一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關問題，如，刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等，編程人員只要設定了有關的參數，就可以自動生成NC程式並傳輸至數控工具機完成加工。
因此，數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機互動狀態下完成的，這與普通工具機加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數控加工的特點，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。
數控加工常用刀具的種類及特點
數控加工刀具必須適應數控工具機高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連線刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具並裝在工具機動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，採用焊接或機夾式聯接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如複合式刀具、減震式刀具等。根據製造刀具所用的材料可分為 ；：①高速鋼刀具；②硬質合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；②鑽削刀具，包括鑽頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數控工具機對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的套用，在數量上達到整個數控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數的80%～90%。 ；
數控刀具與普通工具機上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：①剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形小；②互換性好，便於快速換刀；③壽命高，切削性能穩定、可靠；④刀具的尺寸便於調整，以減少換刀調整時間；⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利於切屑的排除；⑥系列化、標準化，以利於編程和刀具管理。
數控加工刀具的選擇
刀具的選擇是在數控編程的人機互動狀態下進行的。應根據工具機的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，儘量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。
選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常採用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸台、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常採用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進行自由曲面(模具)加工時，由於球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般採用頂端密距，故球頭常用於曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優於球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。
在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程式規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須採用標準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到工具機主軸或刀庫上去。編程人員應了解工具機上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整範圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心採用TSG工具系統，其刀柄有直柄（3種規格）和錐柄（4種規格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。
在經濟型數控工具機的加工過程中，由於刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①儘量減少刀具數量；②一把刀具裝夾後，應完成其所能進行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的刀具；④先銑後鑽 ；；⑤先進行曲面精加工，後進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應儘可能利用數控工具機的自動換刀功能，以提高生產效率等。
加工過程中切削用量的確定
合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據工具機說明書、切削用量手冊，並結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素： ；
①切削深度t。在工具機、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等於加工餘量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的餘量進行精加工。數控工具機的精加工餘量可略小於普通工具機。②切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經濟型數控工具機的加工過程中，一般L的取值範圍為：L=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關係比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決於刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關係，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可採用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200m/min以上。④主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計算公式為：v=∏nd/1000。數控工具機的控制臺上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。⑤進給速度vF。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。在加工過程中，vF也可通過工具機控制臺上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。
隨著數控工具機在生產實際中的廣泛套用，量化生產線的形成，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程式的編制過程中，要在人機互動狀態下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發揮數控工具機的優點，提高企業的經濟效益和生產水平。
編程
通常數控編程可分為兩種情況：手動編程與自動編程。對於外形比較簡單的（例如數控車床車簡單內外輪廓，數控銑床銑平面等）可用手動編程，這種方式比較簡單，很容易掌握，適應性較大。適用於中等複雜程度程式、計算量不大的零件編程，對工具機操作人員來講必須掌握。而自動編程就比較複雜了，一般用於幾何形狀比較複雜的零件，計算量比較大，人力難以完成的零件。常用的自動編程軟體有：UGMasterCAMcatia等。
發展趨勢
數控技術的套用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化，使製造業成為工業化的象徵，而且隨著數控技術的不斷發展和套用領域的擴大，對國際民生的一些重要行業國防、汽車等的發展起著越來越重要的作用，這些行業裝備數位化已是現代發展的大趨勢，如：橋式三、五坐標高速數控龍門銑床、龍門移動式五坐標AC擺角數控龍門銑床、龍門移動式三坐標數控龍門銑床等。
高速化發展
隨著數控系統核心處理器性能的進步，目前高速加工中心進給速度最高可達80m/min，空運行速度可達100m/min左右。世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經採用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合工具機。美國CINCINNATI公司的HyperMach工具機進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3小時，在普通銑床加工需8小時。
由於機構各組件分工的專業化，在專業主軸廠的開發下，主軸高速化日益普及。過去只用於汽車工業高速化的機種（每分鐘1．5萬轉以上的機種），已成為必備的機械產品要件。
精密化發展
隨著伺服控制技術和感測器技術的進步，在數控系統的控制下，工具機可以執行亞微米級的精確運動。在加工精度方面，普通級數控工具機的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，並且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
開放化發展
由於計算機硬體的標準化和模組化，以及軟體模組化，開放化技術的日益成熟，數控技術開始進入開放化的階段。開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計畫，並進行開放式體系結構數控系統規範(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計畫和技術規範的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規範框架的研究和制定。
複合化發展
隨著產品外觀曲線的複雜化致使模具加工技術必須不斷升級，對數控系統提出了新的需求。工具機五軸加工、六軸加工已日益普及，工具機加工的複合化已是不可避免的發展趨勢。新日本工機的5面加工工具機採用複合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一台工具機上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。數控車床的選用數控車床又稱為CNC車床，即計算機數字控制車床，是目前國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控工具機，約占數控工具機總數的25%。數控工具機是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品。是機械製造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化，加工質量穩定可靠等優點的工作母機。數控工具機的技術水平高低及其在金屬切削加工工具機產量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發展和工業製造整體水平的重要標誌之一。數控車床是數控工具機的主要品種之一，它在數控工具機中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視並得到了迅速的發展。
數控車床、車削中心，是一種高精度、高效率的自動化工具機。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，並在複雜零件的批量生產中發揮了良好的經濟效果。合理選用數控車床，應遵循如下原則：選用原則1.前期準備
確定典型零件的工藝要求、加工工件的批量，擬定數控車床應具有的功能是做好前期準備，合理選用數控車床的前提條件滿足典型零件的工藝要求典型零件的工藝要求主要是零件的結構尺寸、加工範圍和精度要求。根據精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來選擇數控車床的控制精度。根據可靠性來選擇，可靠性是提高產品質量和生產效率的保證。數控工具機的可靠性是指工具機在規定條件下執行其功能時，長時間穩定運行而不出故障。即平均無故障時間長，即使出了故障，短時間內能恢復，重新投入使用。選擇結構合理、製造精良，並已批量生產的工具機。一般，用戶越多，數控系統的可靠性越高。
2.選購
工具機隨機附屬檔案、備件及其供應能力、刀具，對已投產數控車床、車削中心來說是十分重要的。選擇工具機，需仔細考慮刀具和附屬檔案的配套性。
3.注重控制系統的同一性
生產廠家一般選擇同一廠商的產品，至少應選購同一廠商的控制系統，這給維修工作帶來極大的便利。教學單位，由於需要學生見多識廣，選用不同的系統，配備各種仿真軟體是明智的選擇。
4.根據性能價格比來選擇
做到功能、精度不閒置、不浪費，不要選擇和自己需要無關的功能。
5.工具機的防護
需要時，工具機可配備全封閉或半封閉的防護裝置、自動排屑裝置。
在選擇數控車床、車削中心時，應綜合考慮上述各項原則。
培訓目標
培養適應現代化經濟建設需要，德、智、體全面發展，具有紮實的數控工具機加工專業知識，有較強的動手能力，能在生產一線的智慧型、技能型操作崗位上，從事數控加工和數控設備操作與管理的人才。
主要課程
機械製圖、公差配合與技術測量基礎、金屬材料與熱處理、機械設計基礎、工程力學、液壓與氣動技術、工具機夾具、金屬切削原理與刀具、機械製造工藝學、電工電子基礎及操作技能、鉗工技能培訓數控車床加工技術、數控銑床加工中心加工技術、電火花加工技術、AutoCAD、PRO/E三維造型與設計、UG三維設計與數控編程、MASTERCAM三維設計與數控編程、數控工具機結構與維護。
就業方向
第一、可以選擇的就是數控操作工，經過數控實習和數控操作培訓的學生都可以勝任，但是這個工作崗位競爭的壓力最大，任何一所工科的高職都有這個專業，還不要說中職以及技校的學生。目前我國機加工行業的數控操作崗位已基本達到飽和。有的學生跟我說他們的同學，也就國中畢業，乾數控操作比他們早五六年，都是熟練工了，工資也可以，因此覺得很沒有希望。我跟他們講，要比的不是眼前，而是以後的發展。
第二、數控編程員。很多的機加工企業都採用自動編程來生成數控加工程式，因此需要學習CAM軟體。不同的單位使用不
同的CAM軟體，種類多種多樣，但是大體上加工的方法都類似，所以必須學好一個。但是做數控編程員要求很高，責任也很大，因此要求有豐富的加工經驗。這樣的話，對於剛剛走出校門的學生，馬上做這個崗位不現實。必須經過一段時間的鍛鍊，短則一兩年，長的話得三五年。
第三、數控維修人員或者叫售後服務人員。這個崗位的要求更高，是數控方面最缺乏的。不僅要求有豐富機械知識，還要有
豐富的電氣知識。如果選擇了這個方向，可能會很辛苦（比如經常出差），要不斷的學習，不斷積累經驗。這個崗位需要得到的鍛鍊更多，因此達到熟練的時間會比較長，但是回報也會比較豐厚。
第四、數控銷售人員。這個崗位的報酬是最豐厚的，而要求掌握的專業知識並不那么多，但是要求有出眾的口才以及良好的社交能力，不是一般人能幹的。
第五、相近專業的也可以選擇：機械設計方面如繪圖人員,做機械設計師、結構設計師；加工工藝管理或者現場技術人員、機械設計人員（機械工程師）數控工具機操作工、機械設備維修工、機械設備銷售員、程式編制員、機械工藝員、檢查員、生產管理員。
行業套用
數控變頻器
SAJ數控變頻器主要特點：
1、低頻力矩大、輸出平穩
2、高性能矢量控制
3、轉矩動態回響快、穩速精度高
4、減速停車速度快
5、抗干擾能力強
套用數控工具機
2011年，數控金屬切削工具機增長突出，產量同
比增長68.91%，增速比上年提高12.16個百分點。在國家振興裝備製造業和國際產業轉移的帶動下，我國設備工具購置投資增長率在未來5-10年內將持續維持20%左右的水平，工具機行業的需求仍將保持高速增長。在需求的拉動下，我國數控工具機產量保持高速增長，隨著經濟結構調整的深化，數控工具機和數控系統設備類的上市公司的高成長有望延續。2011年數控工具機消費超過80億美元，台數超過12萬台，表明了數控工具機已成為工具機消費的主流，我國未來數控機
發展情況
硬體技術
隨著積體電路及計算機技術的迅猛發展，給數控硬體技術的更新換代注入新的活力，現代數控系統普遍採用超大規模積體電路（VLSI）、專用晶片（ASIC）及數位訊號處理（DSP）技術。在電氣裝聯上廣泛採用表面安裝（SMT）、三維高密度（threedimensionalhighdensity）技術，極大地提高系統的可靠性。高速高性能存儲技術，比如閃爍存儲（flashmemory），移動存儲（PCMCIAcard）等極大地方便用戶。薄膜電晶體液晶顯示器（TFTLCD）技術使得顯示裝置趨於平板化，更便於機電一體化安裝並改善人機界面。作為數控系統核心的處理器廣泛採用“位以上的高速RISCCPU，保證高速、高精度的數控加工。
開放式發展
開放式數控的討論已有好些年了，但是應該看到，對於開放式結構至今沒有一致性的定義。某些用戶認為開放式表示能夠接受當地使用的通信協定；而另一些用戶認為開放式意味著所有控制器操作界面完全一致;對工具機套用工程師而言，開放式意味著對刀架移動、感測器和邏輯控制有標準的輸入/輸出接口；對大公司和大學的研究工程師來說，開放式意味著以上這些均來自隨即拿來就用的積木塊。由於來自最終用戶和集成商（工具機廠）的壓力，開放式結構的開發工作正在向前發展並將持續下去。一個積極成果即是基於PC的CNC，即PC-based。
實時操作
嚴格意義上說，數控控制軟體中包含著實時作業系統的思想，例如任務調度、存儲器管理、中斷處理等，但這種技術是隱含的，是和數控應用程式比如插補，伺服、解碼等混合的。每一個數控系統都是獨特的，不透明的。這種情況對於最終用戶和系統集成商而言帶來諸多不便。在開放式數控呼聲日益高漲的今天，研究實時作業系統在CNC軟體中的套用是順理成章的事。特別是嵌入式實時作業系統的技術發展迅猛，這對於數控控制軟體的開發將產生革命性的影響。選擇一個合適的商用嵌入式實時作業系統，將插補、伺服、解碼、數據處理等數控套用軟體往上“掛”，最終移植到一個硬體環境中去，形成最終使用戶滿意的數控系統，也就是個性化的CNC系統，這將是開放式數控的主要方向。
程式編制
數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程式的全部工作過程。如圖所示，編程工作主要包括：
（1）分析零件圖樣和制定工藝方案
這項工作的內容包括：對零件圖樣進行分析，明確加工的內容和要求；確定加工方案；選擇適合的數控工具機；選擇或設計刀具和夾具；確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠對零件圖樣的技術特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析，並結合數控工具機使用的基礎知識，如數控工具機的規格、性能、數控系統的功能等，確定加工方法和加工路線。
（2）數學處理
在確定了工藝方案後，就需要根據零件的幾何尺寸、加工路線等，計算刀具中心運動軌跡，
以獲得刀位數據。數控系統一般均具有直線插補與圓弧插補功能，對於加工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件，只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點或切
點的坐標值，得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值等，就能滿足編程要求。當零件的幾何形狀與控制系統的插補功能不一致時，就需要進行較複雜的數
值計算，一般需要使用計算機輔助計算，否則難以完成。
（3）編寫零件加工程式
在完成上述工藝處理及數值計算工作後，即可編寫零件加工程式。程式編制人員使用數控系統的程式指令，按照規定的程式格式，逐段編寫加工程式。程式編制人員應對數控工具機的功能、程式指令及代碼十分熟悉，才能編寫出正確的加工程式。
（4）程式檢驗
將編寫好的加工程式輸入數控系統，就可控制數控工具機的加工工作。一般在正式加工之前，要對程式進行檢驗。通常可採用工具機空運轉的方式，來檢查工具機動作和運動軌跡的正確性，以檢驗程式。在具有圖形模擬顯示功能的數控工具機上，可通過顯示走刀軌跡或模擬刀具對工件的切削過程，對程式進行檢查。對於形狀複雜和要求高的零件，也可採用鋁件、塑膠或石蠟等易切材料進行試切來檢驗程式。通過檢查試件，不僅可確認程式是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能採用與被加工零件材料相同的材料進行試切，則更能反映實際加工效果，當發現加工的零件不符合加工技術要求時，可修改程式或採取尺寸補償等措施。
