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，其中運算速度更快捷的CPU是CNC技術發展的核心。CPU的改進不僅僅是運算速度的提高，而且速度本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（de）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（chù）理（lǐ）時間及其它由於CPU處理速度（dù）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（xì）統（tǒng）中， CNC的性（xìng）能有了顯（xiǎn）著的（de）改善。反應更快（kuài）、更靈敏的係（xì）統實現（xiàn）的不僅（jǐn）僅是更（gèng）高的程序處理速度。事實（shí）上，一個能夠（gòu）以相當高的速度處理零件加工程（chéng）序的係統在運行過程中也有可能象一（yī）個低速處理係統，因為（wéi）即使是功能完（wán）備的CNC係統（tǒng）也存在著一些潛在的問題，這些問題有可能成為限（xiàn）製加工速度的瓶頸。
目前大多數模具廠（chǎng）都意識到高速加工需要的不僅僅是較短的加工程序（xù）處（chù）理時間。在很（hěn）多方麵，這種（zhǒng）情況和賽車的駕駛很相似。速度最（zuì）快的賽車就一定能贏得比賽嗎？即使是一個偶（ǒu）爾才觀看車賽的觀眾都知（zhī）道除速度以外，還有許多因素（sù）影響著（zhe）比賽的結果。
首先，車手對於賽道的了解程度（dù）很重要：他（tā）必須（xū）知道何處有急轉彎，以便能恰如其分（fèn）地減速，從而安全高效地（dì）通過彎道。在采用（yòng）高（gāo）進給（gěi）速（sù）度加工模具的過程中，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（zuò）用。
同樣（yàng）的，車手對其他車手動（dòng）作以及不（bú）可確定因素的反應靈敏（mǐn）程度與（yǔ）CNC中的伺服反饋（kuì）的次數類似。CNC中伺（sì）服反饋主要包括位置反饋、速度反饋（kuì）和電（diàn）流反饋。
當車（chē）手駕車（chē）繞賽道行駛時，動作的連貫性，能否（fǒu）熟（shú）練地刹（shā）車、加（jiā）速等（děng）對車手的臨場（chǎng）表（biǎo）現有著非常（cháng）重要的影（yǐng）響。同樣地，CNC係統的鍾形加速/減速和待加工軌跡監（jiān）控功能利用緩慢加速（sù）/減速來代替突然變速（sù），以保證（zhèng）機床的平穩加速。
除此以外，賽車和CNC係統還有其它相（xiàng）似（sì）的地方。賽車發動機的功率類似於CNC的驅動裝置和電機，賽車的重量可以和機床中運動構件的重量相提（tí）並論，賽車（chē）的剛度（dù）和強度則類（lèi）似於機床的強度（dù）和剛度。CNC修正特定路徑誤差的（de）能力與（yǔ）車手具備的將賽車控製在車道內的能力極（jí）其（qí）相似。
另一個與目（mù）前CNC相似的情（qíng）況是，那些速度不是最快的賽車往（wǎng）往需要（yào）技術全麵（miàn）的車手。過去隻有高檔的CNC才（cái）能在高速切削的同時保證較高的加工精度。如今，中、低檔的CNC所具備的功能也有可能令人滿意地完成工作。雖然高檔CNC具備目前所能獲得的最佳性能，但也存在著這種可能，即你所使用（yòng）的低檔CNC具有與同類產品中高檔CNC一樣的加工特性。過去，限製模（mó）具加工最（zuì）高進給速度的因素是CNC，今天則是機（jī）床（chuáng）的機械（xiè）結構。在機（jī）床已處於性能極限的（de）情況下，更好的CNC也不會使性能再（zài）提高。
CNC係統的內在特性
以下是目前模具（jù）加工過程中的一些基本的CNC特性：
1. 曲線曲麵（miàn）的非均勻有理B樣條(NURBS)插補
該項技術（shù）采（cǎi）用沿曲線插補的方式，而不是（shì）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（biàn）。許多模具行業目前使用的（de）CAM軟件都提供了一個選項，即生成NURBS插補格式的零件程序（xù）。同時，功能強大的（de）CNC還提供了五軸插補功能以及與此相關的特性。這（zhè）些性能提高了表麵精加工的質量，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（xù）更小。
2. 更（gèng）小的指令單位
大多數的CNC係統向機床主軸傳遞運動和定位指令的單位（wèi）不小於1微米。在充分利用CPU處（chù）理能力提高這一（yī）優勢後，一些CNC係統的最小指令單位甚至可達到1納米(0.000001mm)。在指令單位縮小1000倍後，可獲得更高（gāo）的加工精度，可使電機運行得更平穩。電機運行的平穩使得一些機（jī）床能夠在床（chuáng）身振動（dòng）不（bú）加大的前提下，以更高的加速度運行。
3. 鍾形曲線（xiàn）加速（sù）/減速
也稱作為S曲線（xiàn）加速/減速，或爬行控製。與使用直線加速方式相比，這種方式可使機床獲得更好的加速效果。與其它加速方式相比，也包括直線方式和指數方式，采用鍾形曲線方式可獲得更小的定位誤差。
4. 待加工軌跡監控
這一技術已被（bèi）廣泛使用（yòng），該技（jì）術具有眾多性能差異，使（shǐ）其在低檔（dàng）控製係統中的工作方式與高（gāo）檔控製係統中的工作方式得以區別開來。總的（de）來講， CNC就（jiù）是通過加工軌跡監控來實現對程序的預處理，以此來確保能獲得更（gèng）優（yōu）異的加速/減速控製。根據不同的CNC的性能，待加工（gōng）軌跡監（jiān）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速/減速的時間常數。一般而言，要想滿足（zú）加工要（yào）求，至少需要十五個待加工軌跡監控（kòng）程（chéng）序塊。
5. 數字伺服控製
數字伺服（fú）係統的發展如此迅速，以至於大多數機（jī）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（hòu），CNC能夠更（gèng）及時（shí）地控製伺服係統，而且CNC對機床的控製也（yě）變得更精確。
數字伺服係統的作用如下：
1) 將提高電流（liú）環路的采樣速度（dù），再加上電流環控製的改善，從而降（jiàng）低電機溫升。這樣，不僅可以延長（zhǎng）電機的壽命，還可以減少傳遞到滾珠絲杠的熱量，從而提高（gāo）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（de）增益，這些都有助於提高機床的整體性能。
2) 由於許多新的CNC使用高速序列與伺服回路（lù）相連，因此通過通訊（xùn）鏈（liàn）路，CNC可獲得更多的電機和驅動裝置的（de）工作信息。這可提高機床的維護性能。
3) 連續的位（wèi）置反饋允許（xǔ）在高速（sù）進給的（de）情況下進行高精度的加工。CNC運算速度的加快使得位置反饋的速率成為製（zhì）約（yuē）機床運行速度的瓶頸。在傳統的反饋方式中，隨著CNC和電子設備的外部（bù）編（biān）碼器的采樣（yàng）速度（dù）的變化（huà），反饋速度受到信（xìn）號類型（xíng）的製約（yuē）。采用串行反饋，這一問題將得到很好的解決。即使機床（chuáng）以很高（gāo）的速度（dù）運行，也可達到精密的反（fǎn）饋精度。
6. 直線電機
近幾年來，直線電機（jī）的工作性能和歡迎（yíng）度有了顯著（zhe）的提高，所以很多加工中心（xīn）采用了這一裝置。至今，Fanuc公司至少已經（jīng）安裝了1000台直線電（diàn）機（jī）。GE Fanuc的一些先進技術使得機床上的直線電機的最大輸出力為15,500N，最大加速度為30g。另一些先進技術的應（yīng）用（yòng）使機床的尺寸得以減小，重量得以（yǐ）減輕，冷卻（què）效率大為提高。所有（yǒu）這些技術上（shàng）的進步使直線電機在與旋轉電機相比時，優勢更強（qiáng）：更高的加/減速率；更準確的定位控製，更（gèng）高的剛度；更（gèng）高的可靠性；內部的動態製（zhì）動。
外部附加特性：開放式CNC係統
采用開放式 CNC係（xì）統的機（jī）床（chuáng）發展非常迅速。目前可供選擇的通訊係統的通訊速度都較高（gāo），因而出（chū）現多種類（lèi）型的（de）開放式CNC結構。絕大多數的開放（fàng）式係統將標準的PC機的開放性與（yǔ）傳（chuán）統CNC的功能相結合（hé）。這樣做最大的好處在於：即使機床（chuáng）的硬件（jiàn）已經過時，開放式的CNC仍然允許其性（xìng）能隨現有技術和加工要求改變（biàn）。借助於（yú）其它軟件，還可以向開放式CNC中添加其它功能。這些性能可以是與模具加（jiā）工密（mì）切相關的（de），也可以是與模具（jù）加工關係不大的。通常情況下，模具車間使用的（de）開放式CNC係統具有以下這些常用的功能選擇：
價格低廉的網（wǎng）絡通訊；
以太網；
自適應控製功能（néng）；
可供連接條形碼閱讀器、刀具（jù）序列號閱讀器和/或托盤序列號（hào）係統的接口；
保存和編輯大量零件程序的功能；
存儲程序控製信息的（de）采集；
文件處理功（gōng）能；
CAD/CAM技術（shù）的集成和車間（jiān）規（guī）劃；
通用的操作界（jiè）麵。
最後一點（diǎn）極為重要。因為模具加工對操作簡單的CNC 的需（xū）求越來越大。在這個概念中，最重要就是不同的CNC具有相同的操作界（jiè）麵。就一般情（qíng）況而言，不同機床（chuáng）的操作人員必須分開培（péi）訓，因為不同類型的機床，以及不同製造（zào）商生產的機床使用的CNC界麵都不相同（tóng）。開放式CNC係（xì）統為整個車間使用同（tóng）一（yī）個CNC控製界麵創造（zào）了機（jī）會。
現在，機床（chuáng）的所有者（zhě）即使不懂C語言，也可以為（wéi）CNC操作設計自己的界麵了。此外，開放式係統的控製器允許根據個人的需要，設定不同的機器運轉方式。這樣（yàng）操作者、編程人員和維修者可按自己的要求進行設置。在使用時，屏幕上隻出現他們需要的特定信息。采用這樣的方式可減（jiǎn）少不必要的頁麵（miàn）顯示，有助於簡化CNC操作。
五軸（zhóu）加工
在製造複雜模具的（de）過程中，五軸加工的應用變得越來越廣。使用五軸加工，可以減少加工（gōng）一個零件所需的工裝（zhuāng）或/和機床的數量，加工過程所需的設備數量將（jiāng）被減（jiǎn）至（zhì）最低，與此同時也降低了總的加工時間。CNC的功能越來（lái）越強，這使得CNC製造商能夠提供更多（duō）的五軸特性。
從（cóng）前隻（zhī）有高檔CNC才具備的功能，如今也被用（yòng）在中檔產品上。對於那些（xiē）從未使用過（guò）五軸加工技術的廠家而言，這些特性的應用使得五軸加工變得更簡單。將目前的CNC技術用於五（wǔ）軸加工，使得五軸（zhóu）加工具備以下優勢：
減少專用工（gōng）具的需求；
允許在完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（yàng）經過後處理的程序可以在不同機床之（zhī）間（jiān）互（hù）換使用；
提高精（jīng）加工的質量；
可用於不同結構的機床，這樣就（jiù）不必在程序中說明是（shì）主（zhǔ）軸還是工件在繞中心點轉動。因為（wéi）這（zhè）將由CNC 的參數來解決。
我們可以（yǐ）用球形銑刀的補償（cháng）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，為了準確地補償球形銑刀的偏（piān）置，CNC必須能夠在X、Y、Z三（sān）個方向動態地調（diào）整刀具的補償量。保證刀具切（qiē）觸點的連續，有利於提高精加工的質量。
此外，五軸CNC的用途還表現在（zài）：與繞主軸旋轉刀具相關的特（tè）性，與（yǔ）繞主軸旋轉（zhuǎn）零件（jiàn）相（xiàng）關的特（tè）性，以及允許操作者采用手動方式改變刀具矢（shǐ）量的（de）特性（xìng）。
當采用刀具的中軸（zhóu）線作為回轉軸線時，原來Z軸方向的刀具長（zhǎng）度偏置將被分成X、Y、Z三個方向的分量。另外，原來X、Y軸方（fāng）向的工具直徑偏置也被分為X、Y、Z軸三個方向的分量。由於在切（qiē）削工程（chéng）中，刀具可以沿旋（xuán）轉軸方向（xiàng）做進給（gěi）運動，所有這些偏置必須動態更新，以便說明連（lián）續變化的刀具的方位。
CNC另一項被稱為“刀具中心點（diǎn）編程（chéng）”的（de）特性，允許編程（chéng）人員定義刀具的路徑和中（zhōng）心（xīn）點速度，CNC通過旋轉軸（zhóu）和直（zhí）線軸方向的命令來保證刀具按照程序運動。這一特性（xìng）使得刀具（jù）的（de）中心點不再（zài）隨刀具的變化而變化，這也意（yì）味著：在五軸（zhóu）加工（gōng）中可（kě）以象三軸加工一樣直接輸入刀具的偏置，還可以通過再一次後置程序來說明刀具長度的改變。這種通過使主軸旋轉來實現轉軸的運動特性簡化了刀具的編程後置處理。
利用同（tóng）樣的功能，使工件繞中樞軸旋，機床也可以獲得旋轉運動。新研製的CNC能（néng）夠通過動態地調整（zhěng）固定偏（piān）置和（hé）旋轉坐（zuò）標軸來配合零件的運動。當操作人員采用手動方式來實現機床的慢速進給時，CNC係統同樣（yàng）起著重要的作用。新研製的（de）CNC係統同樣允許軸沿著刀具向量（liàng）的方向（xiàng）緩慢進給，在沒有刀尖位置變化的前提下，還允許改變（biàn）刀尖向量的方向(參看上麵的插圖)。
這些特性使得操作人員在使用五軸加工機床（chuáng）的過程中，能夠很容易地使用目前在模（mó）具業廣泛使用的3+2編程法（fǎ）。然而，隨著新的五（wǔ）軸（zhóu）加工功能的（de）逐漸發展（zhǎn）和這種功（gōng）能逐浙被接受，真正的五軸模具加工機床可能會更普遍。
