CNC机床详解：基础入门快速指南
什么是CNC机床？
CNC机床（计算机数控机床）是在普通数控机床基础上增加了板载计算机的设备，该计算机称为机床控制单元（MCU）。加工零件所需的数字数据以程序形式输入机床，程序被转换为相应的电信号，驱动电机运行机床。
机床床身是CNC机床的机械结构基础，由主传动系统、进给传动系统、床身、工作台、辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置、排屑装置、防护装置等组成。为满足数控要求并充分发挥机床性能，其整体布局、外观、传动系统结构、刀具系统和操作性能均发生了重大变化。CNC机床的机械部件包括床身、箱体、立柱、导轨、工作台、主轴、进给机构、换刀机构等。
CNC机床如何工作？
CNC机床利用计算机实现数字程序控制技术。预存的控制程序指挥计算机执行设备运动轨迹的顺序逻辑控制和外围操作。计算机取代了原本由硬件逻辑电路组成的数控装置，通过软件实现输入指令的存储、处理、运算、逻辑判断等控制功能，经处理产生的微指令传输给伺服驱动装置，驱动电机或液压执行器，从而驱动CNC机床运行。
运行CNC机床的步骤：
- 编写加工程序：根据零件图纸和工艺规程，用规定的代码和程序格式，将刀具运动轨迹、加工工序、工艺参数和切削用量编写成CNC系统可识别的指令形式。
- 输入程序：将编制好的加工程序输入CNC装置。
- 解码处理：CNC装置对输入程序进行解码处理，向各坐标轴的伺服驱动装置和辅助功能控制装置发送控制信号，控制机床各部件运动。
- 实时检测与判断：运动过程中，CNC系统实时检测坐标轴位置、行程开关状态等，与程序要求比对，确定下一步动作，直至加工出合格零件。
- 监控与调整：操作员随时观察加工状况和工作状态，必要时调整机床动作和加工程序，确保安全可靠运行。
笛卡尔坐标系
几乎所有常规机床能生产的产品，CNC机床都能生产，且优势众多。机床运动分为点对点（直线运动）和连续路径（轮廓运动）两大基本类型。
笛卡尔坐标系由法国数学家、哲学家勒内·笛卡尔发明。该系统可用三条垂直轴从任意一点用数学术语描述任意特定点。这完美契合机床，因其结构通常基于三个运动轴（X、Y、Z）加一个旋转轴。在普通立式铣床上，X轴为工作台水平左右移动，Y轴为工作台前后交叉移动，Z轴为立柱或主轴垂直移动。CNC系统高度依赖矩形坐标，因为程序员可精确定位工件上每一点。定位工件点时，用两条相互垂直的直线（一垂直一水平），交点称为原点或零点（图1）。
三维坐标平面如图2所示。X、Y平面（轴）为水平面，代表工作台水平运动；Z平面或轴代表刀具垂直运动。正（+）负（-）号表示从原点沿运动轴的方向。XY轴交叉形成的四个象限按逆时针方向编号（图3）。第一象限所有位置为X+、Y+；第二象限为X-、Y+；第三象限为X-、Y-；第四象限为X+、Y-。
如图3，点A在Y轴右侧2单位、X轴上方2单位。假设每单位=1.000，点A位置为X+2.000、Y+2.000。点B位置为X+1.000、Y-2.000。CNC编程中正值可省略，负值必须标注。例如：
A X2.000 Y2.000 B X1.000 Y-2.000
计算机系统连接装有传感器和电气驱动的机床，程序控制机床轴向运动。
最常见的10种CNC机床类型
早期机床设计要求操作员站在机床前操作控制装置。CNC技术使操作员无需直接控制机床运动。常规机床仅约20%时间用于切削，电子控制使切削时间提升至80%以上，且大幅缩短了刀具移动到各加工位置的时间。
常见的10种CNC机床广泛应用于各行业：
- CNC铣床
- CNC雕刻机
- CNC激光机（激光切割机、激光雕刻机、激光焊接机）
- CNC车床
- CNC钻床
- CNC镗床
- CNC磨床
- 电火花加工机（EDM）
- CNC等离子切割机
- 3D打印机
数控机床