数控加工（NC/CNC）详解：定义、工艺、类型与优缺点
什么是数控加工？
数控（NC），也称计算机数控（CNC），是指通过计算机自动控制加工工具（钻床、车床、铣床、3D打印机等）。CNC机床按编码程序指令加工材料（金属、塑料、木材、陶瓷、复合材料），无需人工直接控制加工操作。
CNC机床是电动可操纵工具和可操纵平台，均由计算机按特定输入指令控制。指令以机床控制指令顺序程序形式（如G代码、M代码）传递给CNC机床并执行。程序可人工编写，更多由CAD/CAM软件生成。3D打印中，零件先"切片"再生成指令（程序），也使用G代码。
CNC较非计算机化加工（手动控制如手轮、杠杆，或预制凸轮机械控制）有巨大改进。现代CNC系统中，零件机械尺寸用CAD软件定义，经CAM软件转为制造指令，经"后处理"软件转为特定机床命令，加载入CNC机床。因零件可能需多种刀具（钻头、锯等），现代机床常将多刀具集成单一"单元"；或用多机床配外部控制器，人工或机器人搬运零件。无论哪种，生产零件步骤高度自动化，成品高度符合原CAD图纸。
什么是NC机床？
数控定义为：用数字、字母、符号控制操作的可编程自动化形式。指令设计用于完成特定工作。NC机床能随工作更换程序指令，即工作变更程序指令也变。改程序指令比改生产设备容易，这种灵活性降低整体生产成本。
NC系统类型
NC系统两大类型：
1. 点位控制（PTP）系统
PTP仅控制部件位置。不控制部件相对工件运动路径。不同位置间移动按机床允许快速移动速度、最短路径进行。
2. 轮廓控制系统
轮廓控制NC系统不仅控制位置，还控制部件运动，即所需位置间的运动速度和编程路径。
数控技术应用
数控技术广泛应用于金属切削、自动绘图、点焊、压力加工、装配、检测等生产操作。但主要应用在金属切削加工，几乎涵盖所有金属去除工艺（车、锯、磨、铣、钻、镗等）。最适合NC机床的生产作业：
- 适合一系列加工工序序列
- 零件几何复杂、昂贵，工艺错误损失大
- 预期未来工程设计变更
- 需大量金属去除
- 工件需100%检测
- 工件需严格公差
- 加工需多道工序，常小批量分批生产
NC机床优点
- 制造灵活性大：易适应工程设计变更和生产计划调整
- 制造周期短：NC易快速装夹
- 非生产时间少：复杂加工中NC有助减少非生产时间。因快速/自动换刀、快速装夹、减少工件搬运时间
- 减少夹具：NC操作所需夹具更简单廉价，因NC程序定位替代钻模夹具
- 减少库存：因装夹少、周期短
- 质量控制改善：无人为错误风险，高精度生产，减少检验工时
- 操作员安全性高：
- 减少废料：NC机床高精度减少废料
- 减少占地面积：一台NC可替代多台常规机床
NC机床缺点
- 投资和维护成本高：复杂精密技术成本高于常规机床
- 需熟练操作员：需考虑NC人员招聘培训
- 穿孔带磨损撕裂，穿孔带组件可靠性低
- 穿孔带编程错误
- 无最优进给速度：常规NC机床操作中无法改变切削速度和进给
工业技术