数控加工工技术概概述1 数控控编程及及其发展展 数控控编程是是目前CCAD//CAPPP/CCAM系系统中最最能明显显发挥效效益的环环节之一一，其在在实现设设计加工工自动化化、提高高加工精精度和加加工质量量、缩短短产品研研制周期期等方面面发挥着着重要作作用在在诸如航航空工业业、汽车车工业等等领域有有着大量量的应用用由于于生产实实际的强强烈需求求，国内内外都对对数控编编程技术术进行了了广泛的的研究，并并取得了了丰硕成成果下下面就对对数控编编程及其其发展作作一些介介绍 数控控编程的的基本概概念 数控编编程是从从零件图图纸到获获得数控控加工程程序的全全过程它它的主要要任务是是计算加加工走刀刀中的刀刀位点（ccuttter loccatiion poiint简简称CLL点）刀刀位点一一般取为为刀具轴轴线与刀刀具表面面的交点点，多轴轴加工中中还要给给出刀轴轴矢量 数控控编程技技术的发发展概况况 为为了解决决数控加加工中的的程序编编制问题题，500年代，MMIT设设计了一一种专门门用于机机械零件件数控加加工程序序编制的的语言，称称为APPT（AAutoomatticaallyy Prrogrrammmed Toool）。
其其后，AAPT几几经发展展，形成成了诸如如APTTII、AAPTIIII（立立体切削削用）、AAPT（算算法改进进，增加加多坐标标曲面加加工编程程功能）、AAPT--AC（AAdvaanceed cconttourringg）(增增加切削削数据库库管理系系统)和和APTT-/SSS（SScullptuuredd Suurfaace）((增加雕雕塑曲面面加工编编程功能能)等先先进版采采用APPT语言言编制数数控程序序具有程程序简炼炼，走刀刀控制灵灵活等优优点，使使数控加加工编程程从面向向机床指指令的“汇汇编语言言”级，上上升到面面向几何何元素..APTT仍有许许多不便便之处：：采用语语言定义义零件几几何形状状，难以以描述复复杂的几几何形状状，缺乏乏几何直直观性；；缺少对对零件形形状、刀刀具运动动轨迹的的直观图图形显示示和刀具具轨迹的的验证手手段；难难以和CCAD数数据库和和CAPPP系统统有效连连接；不不容易作作到高度度的自动动化，集集成化 针对对APTT语言的的缺点，119788年，法法国达索索飞机公公司开始始开发集集三维设设计、分分析、NNC加工工一体化化的系统统，称为为为CAATIAA。
随后后很快出出现了象象EUCCLIDD，UGGII，IINTEERGRRAPHH，Prro/EEngiineeerinng，MMastterCCAM及及NPUU/GNNCP等等系统，这这些系统统都有效效的解决决了几何何造型、零零件几何何形状的的显示，交交互设计计、修改改及刀具具轨迹生生成，走走刀过程程的仿真真显示、验验证等问问题，推推动了CCAD和和CAMM向一体体化方向向发展到到了800年代，在在CADD/CAAM一体体化概念念的基础础上，逐逐步形成成了计算算机集成成制造系系统（CCIMSS）及并并行工程程（CEE）的概概念目目前，为为了适应应CIMMS及CCE发展展的需要要，数控控编程系系统正向向集成化化和智能能化方向向发展 在集集成化方方面，以以开发符符合STTEP（SStanndarrd ffor thee Exxchaangee off Prroduuct Moddel Datta）标标准的参参数化特特征造型型系统为为主，目目前已进进行了大大量卓有有成效的的工作，是是国内外外开发的的热点；；在智能能化方面面，工作作刚刚开开始，还还有待我我们去努努力 2 NNC刀具具轨迹生生成方法法研究发发展现状状 数控控编程的的核心工工作是生生成刀具具轨迹，然然后将其其离散成成刀位点点，经后后置处理理产生数数控加工工程序。
下下面就刀刀具轨迹迹产生方方法作一一些介绍绍 基于点点、线、面面和体的的NC刀刀轨生成成方法 CAAD技术术从二维维绘图起起步，经经历了三三维线框框、曲面面和实体体造型发发展阶段段，一直直到现在在的参数数化特征征造型在在二维绘绘图与三三维线框框阶段，数数控加工工主要以以点、线线为驱动动对象，如如孔加工工，轮廓廓加工，平平面区域域加工等等这种种加工要要求操作作人员的的水平较较高，交交互复杂杂在曲曲面和实实体造型型发展阶阶段，出出现了基基于实体体的加工工实体体加工的的加工对对象是一一个实体体（一般般为CSSG和BB-REEP混合合表示的的），它它由一些些基本体体素经集集合运算算（并、交交、差运运算）而而得实实体加工工不仅可可用于零零件的粗粗加工和和半精加加工，大大面积切切削掉余余量，提提高加工工效率，而而且可用用于基于于特征的的数控编编程系统统的研究究与开发发，是特特征加工工的基础础 实体加加工一般般有实体体轮廓加加工和实实体区域域加工两两种实实体加工工的实现现方法为为层切法法（SLLICEE），即即用一组组水平面面去切被被加工实实体，然然后对得得到的交交线产生生等距线线作为走走刀轨迹迹。
本文文从系统统需要角角度出发发，在AACISS几何造造型平台台上实现现了这种种基于点点、线、面面和实体体的数控控加工 基于于特征的的NC刀刀轨生成成方法 参数数化特征征造型已已有了一一定的发发展时期期，但基基于特征征的刀具具轨迹生生成方法法的研究究才刚刚刚开始特特征加工工使数控控编程人人员不在在对那些些低层次次的几何何信息（如如：点、线线、面、实实体）进进行操作作，而转转变为直直接对符符合工程程技术人人员习惯惯的特征征进行数数控编程程，大大大提高了了编程效效率 W..R.MMaill和A..J.MMcleeod在在他们的的研究中中给出了了一个基基于特征征的NCC代码生生成子系系统，这这个系统统的工作作原理是是：零件件的每个个加工过过程都可可以看成成对组成成该零件件的形状状特征组组进行加加工的总总和那那么对整整个形状状特征或或形状特特征组分分别加工工后即完完成了零零件的加加工而而每一形形状特征征或形状状特征组组的NCC代码可可自动生生成目目前开发发的系统统只适用用于2..5D零零件的加加工 Leee aand Chaang开开发了一一种用虚虚拟边界界的方法法自动产产生凸自自由曲面面特征刀刀具轨迹迹的系统统。
这个个系统的的工作原原理是：：在凸自自由曲面面内嵌入入一个最最小的长长方块，这这样凸自自由曲面面特征就就被转换换成一个个凹特征征最小小的长方方块与最最终产品品模型的的合并就就构成了了被称为为虚拟模模型的一一种间接接产品模模型刀刀具轨迹迹的生成成方法分分成三步步完成：：（1）、切切削多面面体特征征；（22）、切切削自由由曲面特特征；（33）、切切削相交交特征 Joong--Yunn Juung研研究了基基于特征征的非切切削刀具具轨迹生生成问题题文章章把基于于特征的的加工轨轨迹分成成轮廓加加工和内内区域加加工两类类，并定定义了这这两类加加工的切切削方向向，通过过减少切切削刀具具轨迹达达到整体体优化刀刀具轨迹迹的目的的文章章主要针针对几种种基本特特征（孔孔、内凹凹、台阶阶、槽），讨讨论了这这些基本本特征的的典型走走刀路径径、刀具具选择和和加工顺顺序等，并并通过IIP（IInteer PProggrammminng）技技术避免免重复走走刀，以以优化非非切削刀刀具轨迹迹另外外，Joong--Yunn Joong还还在他119911年的博博士论文文中研究究了制造造特征提提取和基基于特征征的刀具具及刀具具路径。
特征征加工的的基础是是实体加加工，当当然也可可认为是是更高级级的实体体加工但但特征加加工不同同于实体体加工，实实体加工工有它自自身的局局限性特特征加工工与实体体加工主主要有以以下几点点不同：： 从从概念上上讲，特特征是组组成零件件的功能能要素，符符合工程程技术人人员的操操作习惯惯，为工工程技术术人员所所熟知；；实体是是低层的的几何对对象，是是经过一一系列布布尔运算算而得到到的一个个几何体体，不带带有任何何功能语语义信息息；实体体加工往往往是对对整个零零件（实实体）的的一次性性加工但但实际上上一个零零件不太太可能仅仅用一把把刀一次次加工完完，往往往要经过过粗加工工、半精精加工、精精加工等等一系列列工步，零零件不同同的部位位一般要要用不同同的刀具具进行加加工；有有时一个个零件既既要用到到车削，也也要用到到铣削因因此实体体加工主主要用于于零件的的粗加工工及半精精加工而而特征加加工则从从本质上上解决了了上述问问题；特特征加工工具有更更多的智智能对对于特定定的特征征可规定定某几种种固定的的加工方方法，特特别是那那些已在在STEEP标准准规定的的特征更更是如此此如果果我们对对所有的的标准特特征都制制定了特特定的加加工方法法，那么么对那些些由标准准特征够够成的零零件的加加工其方方便性就就可想而而知了。
倘倘若CAAPP系系统能提提供相应应的工艺艺特征，那那么NCCP系统统就可以以大大减减少交互互输入，具具有更多多的智能能而这这些实体体加工是是无法实实现的；；特征加加工有利利于实现现从CAAD、CCAPPP、NCCP及CCNC系系统的全全面集成成，实现现信息的的双向流流动，为为CIMMS乃至至并行工工程（CCE）奠奠定良好好的基础础；而实实体加工工对这些些是无能能为力的的 现役几个个主要CCAD//CAMM系统中中的NCC刀轨生生成方法法分析 现役役CAMM的构成成及主要要功能 目前前比较成成熟的CCAM系系统主要要以两种种形式实实现CAAD/CCAM系系统集成成：一体体化的CCAD//CAMM系统（如如：UGGII、EEucllid、PPro//ENGGINEEER等等）和相相对独立立的CAAM系统统（如：：Massterrcamm、Suurfccam等等）前前者以内内部统一一的数据据格式直直接从CCAD系系统获取取产品几几何模型型，而后后者主要要通过中中性文件件从其它它CADD系统获获取产品品几何模模型然然而，无无论是哪哪种形式式的CAAM系统统，都由由五个模模块组成成，即交交互工艺艺参数输输入模块块、刀具具轨迹生生成模块块、刀具具轨迹编编辑模块块、三维维加工动动态仿真真模块和和后置处处理模块块。
下面面仅就一一些著名名的CAAD/CCAM系系统的NNC加工工方法进进行讨论论 UGIII加工工方法分分析 一般认认为UGGII是是业界中中最好，最最具代表表性的数数控软件件其最最具特点点的是其其功能强强大的刀刀具轨迹迹生成方方法包包括车削削、铣削削、线切切割等完完善的加加工方法法其中中铣削主主要有以以下功能能： Poiint to Poiint：：完成各各种孔加加工； Paanarr Miill：：平面铣铣削包包括单向向行切，双双向行切切，环切切以及轮轮廓加工工等； Fiixedd Coontoour：：固定多多轴投影影加工用用投影方方法控制制刀具在在单张曲曲面上或或多张曲曲面上的的移动，控控制刀具具移动的的可以是是已生成成的刀具具轨迹，一一系列点点或一组组曲线；； VVariiablle CConttourr：可变变轴投影影加工；； PParaametter linne：等等参数线线加工可可对单张张曲面或或多张曲曲面连续续加工；； ZZig--Zagg Suurfaace：：裁剪面面加工；； RRouggh tto DDeptth：粗粗加工将将毛坯粗粗加工到到指定深深度； Caavitty MMilll：多级级深度型型腔加工工。
特别别适用于于凸模和和凹模的的粗加工工； Seuenntiaal SSurffacee：曲面面交加工工按照照零件面面、导动动面和检检查面的的思路对对刀具的的移动提提供最大大程度的的控制 EDDS UUniggrapphiccs还包包括大量量的其它它方面的的功能，这这里就不不一一列列举了 STTRATTA加工工方法分分析 STRRATAA是一个个数控编编程系统统开发环环境，它它是建立立在ACCIS几几何建模模平台上上的 它为为用户提提供两种种编程开开发环境境，即NNC命令令语言接接口和NNC操作作C+++类库它它可支持持三轴铣铣削，车车削和线线切割NNC加工工，并可可支持线线框、曲曲面和实实体几何何建模其其NC刀刀具轨迹迹生成方方法是基基于实体体模型SSTRAATA基基于实体体的NCC刀具轨轨迹生成成类库提提供的加加工方法法包括：： PProffilee Tooolppathh：轮廓廓加工；； AAreaaCleear Tooolpaath：：平面区区域加工工； SollidPProffilee Tooolppathh：实体体轮廓加加工； SooliddAreeaCllearr Tooolppathh：实体体平面区区域加工工； SollidFFacee TooolPPathh：实体体表面加加工； SooliddSliice TooolPaath：：实体截截平面加加工； Laanguuagee-baasedd Tooolppathh：基于于语言的的刀具轨轨迹生成成。
其它的的CADD/CAAM软件件，如EEucllid,, Ciimittronn, CCV,CCATIIA等的的NC功功能各有有千秋，但但其基本本内容大大同小异异，没有有本质区区别 现役役CAMM系统刀刀轨生成成方法的的主要问问题 按照传传统的CCAD//CAMM系统和和CNCC系统的的工作方方式，CCAM系系统以直直接或间间接（通通过中性性文件）的的方式从从CADD系统获获取产品品的几何何数据模模型CCAM系系统以三三维几何何模型中中的点、线线、面、或或实体为为驱动对对象，生生成加工工刀具轨轨迹，并并以刀具具定位文文件的形形式经后后置处理理，以NNC代码码的形式式提供给给CNCC机床，在在整个CCAD /CAAM及CCNC系系统的运运行过程程中存在在以下几几方面的的问题：： CCAM系系统只能能从CAAD系统统获取产产品的低低层几何何信息，无无法自动动捕捉产产品的几几何形状状信息和和产品高高层的功功能和语语义信息息因此此，整个个CAMM过程必必须在经经验丰富富的制造造工程师师的参与与下，通通过图形形交互来来完成如如：制造造工程师师必须选选择加工工对象（点点、线、面面或实体体）、约约束条件件（装夹夹、干涉涉和碰撞撞等）、刀刀具、加加工参数数（切削削方向、切切深、进进给量、进进给速度度等）。
整整个系统统的自动动化程度度较低 在CCAM系系统生成成的刀具具轨迹中中，同样样也只包包含低层层的几何何信息（直直线和圆圆弧的几几何定位位信息），以以及少量量的过程程控制信信息（如如进给率率、主轴轴转速、换换刀等）因因此，下下游的CCNC系系统既无无法获取取更高层层的设计计要求（如如公差、表表面光洁洁度等），也也无法得得到与生生成刀具具轨迹有有关的加加工工艺艺参数 CAAM系统统各个模模块之间间的产品品数据不不统一，各各模块相相对独立立例如如刀具定定位文件件只记录录刀具轨轨迹而不不记录相相应的加加工工艺艺参数，三三维动态态仿真只只记录刀刀具轨迹迹的干涉涉与碰撞撞，而不不记录与与其发生生干涉和和碰撞的的加工对对象及相相关的加加工工艺艺参数 CAAM系统统是一个个独立的的系统CCAD系系统与CCAM系系统之间间没有统统一的产产品数据据模型，即即使是在在一体化化的集成成CADD/CAAM系统统中，信信息的共共享也只只是单向向的和单单一的CCAM系系统不能能充分理理解和利利用CAAD系统统有关产产品的全全部信息息，尤其其是与加加工有关关的特征征信息，同同样CAAD系统统也无法法获取CCAM系系统产生生的加工工数据信信息。
这这就给并并行工程程的实施施带来了了困难 3 数控控仿真技技术 计计算机仿仿真的概概念及应应用 从工程程的角度度来看，仿仿真就是是通过对对系统模模型的实实验去研研究一个个已有的的或设计计中的系系统分分析复杂杂的动态态对象，仿仿真是一一种有效效的方法法，可以以减少风风险，缩缩短设计计和制造造的周期期，并节节约投资资计算算机仿真真就是借借助计算算机，利利用系统统模型对对实际系系统进行行实验研研究的过过程它它随着计计算机技技术的发发展而迅迅速地发发展，在在仿真中中占有越越来越重重要的地地位计计算机仿仿真的过过程可通通过要素素间的三三个基本本活动来来描述：： 建建模活动动是通过过对实际际系统的的观测或或检测，在在忽略次次要因素素及不可可检测变变量的基基础上，用用物理或或数学的的方法进进行描述述，从而而获得实实际系统统的简化化近似模模型这这里的模模型同实实际系统统的功能能与参数数之间应应具有相相似性和和对应性性 仿真模模型是对对系统的的数学模模型（简简化模型型）进行行一定的的算法处处理，使使其成为为合适的的形式（如如将数值值积分变变为迭代代运算模模型）之之后，成成为能被被计算机机接受的的“可计计算模型型”。
仿仿真模型型对实际际系统来来讲是一一个二次次简化的的模型 仿真真实验是是指将系系统的仿仿真模型型在计算算机上运运行的过过程仿仿真是通通过实验验来研究究实际系系统的一一种技术术，通过过仿真技技术可以以弄清系系统内在在结构变变量和环环境条件件的影响响计算算机仿真真技术的的发展趋趋势主要要表现在在两个方方面：应应用领域域的扩大大和仿真真计算机机的智能能化计计算机仿仿真技术术不仅在在传统的的工程技技术领域域（航空空、航天天、化工工等方面面）继续续发展，而而且扩大大到社会会经济、生生物等许许多非工工程领域域，此外外，并行行处理、人人工智能能、知识识库和专专家系统统等技术术的发展展正影响响着仿真真计算机机的发展展 数数控加工工仿真利利用计算算机来模模拟实际际的加工工过程，是是验证数数控加工工程序的的可靠性性和预测测切削过过程的有有力工具具，以减减少工件件的试切切，提高高生产效效率 数控控仿真技技术的研研究现状状 数数控机床床加工零零件是靠靠数控指指令程序序控制完完成的为为确保数数控程序序的正确确性，防防止加工工过程中中干涉和和碰撞的的发生，在在实际生生产中，常常采用试试切的方方法进行行检验。
但但这种方方法费工工费料，代代价昂贵贵，使生生产成本本上升，增增加了产产品加工工时间和和生产周周期后后来又采采用轨迹迹显示法法，即以以划针或或笔代替替刀具，以以着色板板或纸代代替工件件来仿真真刀具运运动轨迹迹的二维维图形（也也可以显显示二维维半的加加工轨迹迹），有有相当大大的局限限性对对于工件件的三维维和多维维加工，也也有用易易切削的的材料代代替工件件（如，石石蜡、木木料、改改性树脂脂和塑料料等）来来检验加加工的切切削轨迹迹但是是，试切切要占用用数控机机床和加加工现场场为此此，人们们一直在在研究能能逐步代代替试切切的计算算机仿真真方法，并并在试切切环境的的模型化化、仿真真计算和和图形显显示等方方面取得得了重要要的进展展，目前前正向提提高模型型的精确确度、仿仿真计算算实时化化和改善善图形显显示的真真实感等等方向发发展 从试试切环境境的模型型特点来来看，目目前NCC切削过过程仿真真分几何何仿真和和力学仿仿真两个个方面几几何仿真真不考虑虑切削参参数、切切削力及及其它物物理因素素的影响响，只仿仿真刀具具-工件件几何体体的运动动，以验验证NCC程序的的正确性性它可可以减少少或消除除因程序序错误而而导致的的机床损损伤、夹夹具破坏坏或刀具具折断、零零件报废废等问题题；同时时可以减减少从产产品设计计到制造造的时间间，降低低生产成成本。
切切削过程程的力学学仿真属属于物理理仿真范范畴，它它通过仿仿真切削削过程的的动态力力学特性性来预测测刀具破破损、刀刀具振动动、控制制切削参参数，从从而达到到优化切切削过程程的目的的 几何仿仿真技术术的发展展是随着着几何建建模技术术的发展展而发展展的，包包括定性性图形显显示和定定量干涉涉验证两两方面目目前常用用的方法法有直接接实体造造型法，基基于图像像空间的的方法和和离散矢矢量求交交法 直接接实体造造型法 这种种方法是是指工件件体与刀刀具运动动所形成成的包络络体进行行实体布布尔差运运算，工工件体的的三维模模型随着着切削过过程被不不断更新新 SSunggurttekiin和VVelcckerr开发了了一个铣铣床的模模拟系统统该系系统采用用CSGG法来记记录毛坯坯的三维维模型，利利用一些些基本图图元如长长方体、圆圆柱体、圆圆锥体等等，和集集合运算算，特别别是并运运算，将将毛坯和和一系列列刀具扫扫描过的的区域记记录下来来，然后后应用集集合差运运算从毛毛坯中顺顺序除去去扫描过过的区域域所谓谓被扫过过的区域域是指切切削刀具具沿某一一轨迹运运动时所所走过的的区域在在扫描了了每段NNC代码码后显示示变化了了的毛坯坯形状。
Kaawasshimma等的的接合树树法将毛毛坯和切切削区域域用接合合树（ggrafftreee）表表示，即即除了空空和满两两种结点点，边界界结点也也作为八八叉树（ooct--treee）的的叶结点点，接合合树的数数据结构构如图22边界界结点包包含半空空间，结结点物体体利用在在这些半半空间上上的CSSG操作作来表示示接合合树细分分的层次次由边界界结点允允许的半半空间个个数决定定逐步步的切削削仿真利利用毛坯坯和切削削区域的的差运算算来实现现毛坯坯的显示示采用了了深度缓缓冲区算算法，将将毛坯划划分为多多边形实实现毛坯坯的可视视化 用基基于实体体造型的的方法实实现连续续更新的的毛坯的的实时可可视化，耗耗时太长长，于是是一些基基于观察察的方法法被提出出来 基于于图像空空间的方方法 这种方方法用图图像空间间的消隐隐算法来来实现实实体布尔尔运算VVan Hoook采用用图象空空间离散散法实现现了加工工过程的的动态图图形仿真真他使使用类似似图形消消隐的zz_buuffeer思想想，沿视视线方向向将毛坯坯和刀具具离散，在在每个屏屏幕象素素上毛坯坯和刀具具表示为为沿z轴轴的一个个长方体体，称为为Dexxel结结构。
刀刀具切削削毛坯的的过程简简化为沿沿视线方方向上的的一维布布尔运算算，切削削过程就就变成两两者Deexell结构的的比较：： CCASEE 1：：只有毛毛坯，显显示毛坯坯，brreakk； CASSE 22：毛坯坯完全在在刀具之之后，显显示刀具具，brreakk； CASSE 33：刀具具切削毛毛坯前部部，更新新毛坯的的dexxel结结构，显显示刀具具，brreakk； CASSE 44：刀具具切削毛毛坯内部部，删除除毛坯的的dexxel结结构，显显示刀具具，brreakk； CASSE 55：刀具具切削毛毛坯内部部，创建建新的毛毛坯deexell结构，显显示毛坯坯，brreakk； CASSE 66：刀具具切削毛毛坯后部部，更新新毛坯的的dexxel结结构，显显示毛坯坯，brreakk； CASSE 77：刀具具完全在在毛坯之之后，显显示毛坯坯，brreakk； CASSE 88：只有有刀具，显显示刀具具，brreakk 这这种方法法将实体体布尔运运算和图图形显示示过程合合为一体体，使仿仿真图形形显示有有很好的的实时性性 Hsuu和Yaang提提出了一一种有效效的三轴轴铣削的的实时仿仿真方法法。
他们们使用zz_maap作为为基本数数据结构构，记录录一个二二维网格格的每个个方块处处的毛坯坯高度，即即z向值值这种种数据结结构只适适用于刀刀轴z向向的三轴轴铣削仿仿真对对每个铣铣削操作作通过改改变刀具具运动每每一点的的深度值值，很容容易更新新z_mmap值值，并更更新工件件的图形形显示 离散散矢量求求交法 由于于现有的的实体造造型技术术未涉及及公差和和曲面的的偏置表表示，而而像素空空间布尔尔运算并并不精确确，使仿仿真验证证有很大大的局限限性为为此Chhapppel提提出了一一种基于于曲面技技术的“点点-矢量量”(ppoinnt-vvecttor))法这这种方法法将曲面面按一定定精度离离散，用用这些离离散点来来表示该该曲面以以每个离离散点的的法矢为为该点的的矢量方方向，延延长与工工件的外外表面相相交通通过仿真真刀具的的切削过过程，计计算各个个离散点点沿法矢矢到刀具具的距离离s 设ssg和ssm分别别为曲面面加工的的内、外外偏差，如如果sggsm则则漏切该该方法分分为被切切削曲面面的离散散(diiscrretiizattionn)、检检测点的的定位（llocaatioon）和和离散点点矢量与与工件实实体的求求交(iinteerseectiion))三个过过程。
采采用图像像映射的的方法显显示加工工误差图图形；零零件表面面的加工工误差可可以精确确地描写写出来 总体体来说，基基于实体体造型的的方法中中几何模模型的表表达与实实际加工工过程相相一致，使使得仿真真的最终终结果与与设计产产品间的的精确比比较成为为可能；；但实体体造型的的技术要要求高，计计算量大大，在目目前的计计算机实实用环境境下较难难应用于于实时检检测和动动态模拟拟基于于图像空空间的方方法速度度快得多多，能够够实现实实时仿真真，但由由于原始始数据都都已转化化为像素素值，不不易进行行精确的的检测离离散矢量量求交法法基于零零件的表表面处理理，能精精确描述述零件面面的加工工误差，主主要用于于曲面加加工的误误差检测测数字控制制机床是是用数字字代码形形式的信信息(程程序指令令)，控控制刀具具按给定定的工作作程序、运运动速度度和轨迹迹进行自自动加工工的机床床，简称称数控机机床 数控机机床具有有广泛的的适应性性，加工工对象改改变时只只需要改改变输入入的程序序指令；；加工性性能比一一般自动动机床高高，可以以精确加加工复杂杂型面，因因而适合合于加工工中小批批量、改改型频繁繁、精度度要求高高、形状状又较复复杂的工工件，并并能获得得良好的的经济效效果。
随着数数控技术术的发展展，采用用数控系系统的机机床品种种日益增增多，有有车床、铣铣床、镗镗床、钻钻床、磨磨床、齿齿轮加工工机床和和电火花花加工机机床等此此外还有有能自动动换刀、一一次装卡卡进行多多工序加加工的加加工中心心、车削削中心等等 119488年，美美国帕森森斯公司司接受美美国空军军委托，研研制飞机机螺旋桨桨叶片轮轮廓样板板的加工工设备由由于样板板形状复复杂多样样，精度度要求高高，一般般加工设设备难以以适应，于于是提出出计算机机控制机机床的设设想119499年，该该公司在在美国麻麻省理工工学院伺伺服机构构研究室室的协助助下，开开始数控控机床研研究，并并于19952年年试制成成功第一一台由大大型立式式仿形铣铣床改装装而成的的三坐标标数控铣铣床，不不久即开开始正式式生产 当时的的数控装装置采用用电子管管元件，体体积庞大大，价格格昂贵，只只在航空空工业等等少数有有特殊需需要的部部门用来来加工复复杂型面面零件；；19559年，制制成了晶晶体管元元件和印印刷电路路板，使使数控装装置进入入了第二二代，体体积缩小小，成本本有所下下降；119600年以后后，较为为简单和和经济的的点位控控制数控控钻床，和和直线控控制数控控铣床得得到较快快发展，使使数控机机床在机机械制造造业各部部门逐步步获得推推广。
19665年，出出现了第第三代的的集成电电路数控控装置，不不仅体积积小，功功率消耗耗少，且且可靠性性提高，价价格进一一步下降降，促进进了数控控机床品品种和产产量的发发展660年代代末，先先后出现现了由一一台计算算机直接接控制多多台机床床的直接接数控系系统(简简称DNNC)，又又称群控控系统；；采用小小型计算算机控制制的计算算机数控控系统((简称CCNC)),使数数控装置置进入了了以小型型计算机机化为特特征的第第四代 19774年，研研制成功功使用微微处理器器和半导导体存贮贮器的微微型计算算机数控控装置((简称MMNC))，这是是第五代代数控系系统第第五代与与第三代代相比，数数控装置置的功能能扩大了了一倍，而而体积则则缩小为为原来的的1/220，价价格降低低了3//4，可可靠性也也得到极极大的提提高 80年年代初，随随着计算算机软、硬硬件技术术的发展展，出现现了能进进行人机机对话式式自动编编制程序序的数控控装置；；数控装装置愈趋趋小型化化，可以以直接安安装在机机床上；；数控机机床的自自动化程程度进一一步提高高，具有有自动监监控刀具具破损和和自动检检测工件件等功能能 数数控机床床主要由由数控装装置、伺伺服机构构和机床床主体组组成。
输输入数控控装置的的程序指指令记录录在信息息载体上上，由程程序读入入装置接接收，或或由数控控装置的的键盘直直接手动动输入 数控装装置包括括程序读读入装置置和由电电子线路路组成的的输入部部分、运运算部分分、控制制部分和和输出部部分等数数控装置置按所能能实现的的控制功功能分为为点位控控制、直直线控制制、连续续轨迹控控制三类类 点点位控制制是只控控制刀具具或工作作台从一一点移至至另一点点的准确确定位，然然后进行行定点加加工，而而点与点点之间的的路径不不需控制制采用用这类控控制的有有数控钻钻床、数数控镗床床和数控控坐标镗镗床等 直线控控制是除除控制直直线轨迹迹的起点点和终点点的准确确定位外外，还要要控制在在这两点点之间以以指定的的进给速速度进行行直线切切削采采用这类类控制的的有平面面铣削用用的数控控铣床，以以及阶梯梯轴车削削和磨削削用的数数控车床床和数控控磨床等等 连连续轨迹迹控制((或称轮轮廓控制制)能够够连续控控制两个个或两个个以上坐坐标方向向的联合合运动为为了使刀刀具按规规定的轨轨迹加工工工件的的曲线轮轮廓，数数控装置置具有插插补运算算的功能能，使刀刀具的运运动轨迹迹以最小小的误差差逼近规规定的轮轮廓曲线线，并协协调各坐坐标方向向的运动动速度，以以便在切切削过程程中始终终保持规规定的进进给速度度。
采用用这类控控制的有有能加工工曲面用用的数控控铣床、数数控车床床、数控控磨床和和加工中中心等 伺服机机构分为为开环、半半闭环和和闭环三三种类型型开环环伺服机机构是由由步进电电机驱动动线路，和和步进电电机组成成每一一脉冲信信号使步步进电机机转动一一定的角角度，通通过滚珠珠丝杠推推动工作作台移动动一定的的距离这这种伺服服机构比比较简单单，工作作稳定，容容易掌握握使用，但但精度和和速度的的提高受受到限制制 半半闭环伺伺服机构构是由比比较线路路、伺服服放大线线路、伺伺服马达达、速度度检测器器和位置置检测器器组成位位置检测测器装在在丝杠或或伺服马马达的端端部，利利用丝杠杠的回转转角度间间接测出出工作台台的位置置常用用的伺服服马达有有宽调速速直流电电动机、宽宽调速交交流电动动机和电电液伺服服马达位位置检测测器有旋旋转变压压器、光光电式脉脉冲发生生器和圆圆光栅等等这种种伺服机机构所能能达到的的精度、速速度和动动态特性性优于开开环伺服服机构，为为大多数数中小型型数控机机床所采采用 闭环伺伺服机构构的工作作原理和和组成与与半闭环环伺服机机构相同同，只是是位置检检测器安安装在工工作台上上，可直直接测出出工作台台的实际际位置，故故反馈精精度高于于半闭环环控制，但但掌握调调试的难难度较大大，常用用于高精精度和大大型数控控机床。
闭闭环伺服服机构所所用伺服服马达与与半闭环环相同，位位置检测测器则用用长光栅栅、长感感应同步步器或长长磁栅 为了保保证机床床具有很很大的工工艺适应应性能和和连续稳稳定工作作的能力力，数控控机床结结构设计计的特点点是具有有足够的的刚度、精精度、抗抗振性、热热稳定性性和精度度保持性性进给给系统的的机械传传动链采采用滚珠珠丝杠、静静压丝杠杠和无间间隙齿轮轮副等，以以尽量减减小反向向间隙机机床采用用塑料减减摩导轨轨、滚动动导轨或或静压导导轨，以以提高运运动的平平稳性并并使低速速运动时时不出现现爬行现现象 由于采采用了宽宽调速的的进给伺伺服电动动机和宽宽调速的的主轴电电动机，可可以不用用或少用用齿轮传传动和齿齿轮变速速，这就就简化了了机床的的传动机机构机机床布局局便于排排屑和工工件装卸卸，部分分数控机机床带有有自动排排屑器和和自动工工件交换换装置大大部分数数控机床床采用具具有微处处理器的的可编程程序控制制器，以以代替强强电柜中中大量的的继电器器，提高高了机床床强电控控制的可可靠性和和灵活性性 随随着微电电子技术术、计算算机技术术和软件件技术的的迅速发发展，数数控机床床的控制制系统日日益趋向向于小型型化和多多功能化化，具备备完善的的自诊断断功能；；可靠性性也大大大提高；；数控系系统本身身将普遍遍实现自自动编程程。
未未来数控控机床的的类型将将更加多多样化，多多工序集集中加工工的数控控机床品品种越来来越多；；激光加加工等技技术将应应用在切切削加工工机床上上，从而而扩大多多工序集集中的工工艺范围围；数控控机床的的自动化化程度更更加提高高，并具具有多种种监控功功能，从从而形成成一个柔柔性制造造单元，更更加便于于纳入高高度自动动化的柔柔性制造造系统中中。