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機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)
38.1簡(jiǎn)介
38.2自動(dòng)化技術(shù)
38.3數(shù)字控制技術(shù)
38.4數(shù)控編程
38.5自適應(yīng)控制
38.6物料儲(chǔ)運(yùn)
38.7工業(yè)機(jī)器人
38.8傳感器技術(shù)
38.9柔性?shī)A具
38.10基于裝配、拆卸、維修的設(shè)計(jì)
38.1 簡(jiǎn)介
在20世紀(jì)50年代之前，大部分制造工藝都是通過車床、銑床、沖床等傳統(tǒng)機(jī)床來完成的，這些設(shè)備缺乏柔性并且需要具備一定技術(shù)的工人來操作。每生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，就必須更換設(shè)備，并重新安排物料的儲(chǔ)運(yùn)方式。
一個(gè)新的產(chǎn)品或復(fù)雜形狀的零部件的開發(fā)需要經(jīng)過操作者無數(shù)次的試驗(yàn)來確定合適的工藝參數(shù)。更進(jìn)一步，由于人為因素的影響，制造那些極其相似的零件需進(jìn)行重復(fù)的工作且浪費(fèi)時(shí)間。
這些事實(shí)表明此類制造工藝效率低下并且在整個(gè)生產(chǎn)成本中勞動(dòng)力成本占了很大比重。特別是面對(duì)國(guó)內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)壓力，在提高制造設(shè)備效率的同時(shí)，必須降低勞動(dòng)力成本的比重。
生產(chǎn)率也是人們關(guān)注的主要焦點(diǎn)之一。生產(chǎn)率是指每個(gè)工人每小時(shí)的產(chǎn)量，也就是資源的最優(yōu)化利用率，它是工作效率的基本度量標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，以勞動(dòng)力成本為代表的部分成本也開始降低了。
如何才能提高生產(chǎn)率呢？到20世紀(jì)40年代時(shí)，操作設(shè)備的機(jī)械化水平已基本上達(dá)到了頂峰。機(jī)械化是指利用各種機(jī)械、液壓、氣動(dòng)技術(shù)或者電氣設(shè)備來完成一個(gè)工序或操作過程。例如，用一個(gè)簡(jiǎn)單的手動(dòng)起子開啟一個(gè)瓶子需要浪費(fèi)很多時(shí)間和體力，并會(huì)使人感到單調(diào)乏味。而利用一個(gè)電動(dòng)開瓶器，僅需要很少時(shí)間和力氣，不過這項(xiàng)工作仍然沉悶乏味，過一會(huì)兒，它的效率也會(huì)下降。
要清楚的是，在上述機(jī)械化系統(tǒng)中，操作者依然直接控制各工藝過程，他必須一步一步去檢查機(jī)器的工作性能。比如說，加工過程中刀具破損了，熱處理中工件過熱了，磨削中表面粗糙度增高了或者加工中尺寸公差極度變大，在上述情況發(fā)生時(shí)，操作者必須及時(shí)控制并改變一些相關(guān)的工藝參數(shù)。
制造系統(tǒng)效率提高的下一個(gè)階段就是自動(dòng)化。在20世紀(jì)40年代中期，自動(dòng)化一詞被美國(guó)汽車工業(yè)界所引用，當(dāng)時(shí)是指機(jī)械制造中零部件的自動(dòng)化傳送。在過去的40多年里，隨著計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在類型和應(yīng)用范圍上都有了很大的突破。
本章大綱如圖38.1所示。首先，回顧了自動(dòng)化技術(shù)的歷史和淵源，并闡述了自動(dòng)化技術(shù)如何將各種操作和動(dòng)作集成起來，應(yīng)用于制造工廠中，以提高工廠的生產(chǎn)效率。其次，通過數(shù)控技術(shù)和自適應(yīng)控制技術(shù)介紹了機(jī)械系統(tǒng)控制的基本原理。
圖38.1 第38章題綱
制造的實(shí)質(zhì)是指物料處理。也即原料和零件在工廠內(nèi)各加工階段的運(yùn)動(dòng)。文中介紹了各種各樣的物料處理系統(tǒng)是如何發(fā)展而來的，特別是那些用來提高生產(chǎn)率的工業(yè)機(jī)器人。另外文中還介紹了一些關(guān)于傳感器技術(shù)的知識(shí)，傳感器是機(jī)器、工藝過程、制造系統(tǒng)控制和優(yōu)化色主要組成元素。
柔性?shī)A具和自動(dòng)化裝配是兩個(gè)新的發(fā)展方向。這兩項(xiàng)技術(shù)能夠使我們充分利用先進(jìn)制造技術(shù)，特別是柔性制造系統(tǒng)。同時(shí)，也使我們更好地利用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)以及它對(duì)制造技術(shù)其他方面地影響。
38.2自動(dòng)化技術(shù)
通常對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的定義是：自動(dòng)化是使機(jī)器按照預(yù)定的工作順序動(dòng)作的工作過程，在此過程中，運(yùn)用特殊的設(shè)備、儀器來控制，很少甚至沒有人的參與。如第38.8節(jié)和第39章描述的那樣，通過應(yīng)用各種儀表、傳感器、以及其他技術(shù)和設(shè)備，它們能夠檢測(cè)和控制整個(gè)工藝過程的各個(gè)方面，并能夠?qū)ぷ鬟^程中的變化作出判斷和控制決定，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。
自動(dòng)化并不是一個(gè)創(chuàng)造性的概念而是在逐漸演化中形成的。它已經(jīng)在工業(yè)實(shí)踐的以下基礎(chǔ)領(lǐng)域成功地實(shí)現(xiàn)：
1. 工藝過程。機(jī)械加工、鍛造、沖壓、鑄造、以及磨削是廣泛應(yīng)用自動(dòng)化的典型例子。
2. 物料傳送。通過無人導(dǎo)向的數(shù)控裝置來實(shí)現(xiàn)原材料在各工步間的傳送。
3. 檢驗(yàn)。自動(dòng)檢驗(yàn)零件的質(zhì)量、尺寸精度和表面粗糙度，其中包括在線檢測(cè)和加工完畢之后的檢驗(yàn)。
4. 裝配。單個(gè)零件被自動(dòng)化裝配后形成部件，然后，部件裝配得到產(chǎn)品。
5. 包裝。自動(dòng)化產(chǎn)品包裝線。
38.2.1自動(dòng)化技術(shù)的演化
許多金屬加工工藝起源于公元前4000年（見表38.1），但是直到18世紀(jì)50年代工業(yè)革命初期，自動(dòng)化技術(shù)才被引入到產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中，如六角車床、自動(dòng)螺紋加工車床、以及殼體加工設(shè)備等都是在19世紀(jì)90年代以至20世紀(jì)初才發(fā)展起來的。大批大量生產(chǎn)技術(shù)和自動(dòng)化生產(chǎn)線興起于上世紀(jì)20年代。
這些擁有自動(dòng)化裝置的設(shè)備主要用來生產(chǎn)某些特定的產(chǎn)品。在汽車工業(yè)中應(yīng)用的高效低成本的轎車生產(chǎn)線就是它們的典型代表。
自動(dòng)化技術(shù)的最大突破來自于20世紀(jì)50年代初期的機(jī)床數(shù)控技術(shù)。這次歷史性的發(fā)展給制造自動(dòng)化技術(shù)帶來了許多巨大的成果。其中，包括計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化技術(shù)中得以應(yīng)用、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、自適應(yīng)控制、工業(yè)機(jī)器人、以及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（包括CAD、CAE、CAM）等。
表38.1制造自動(dòng)化發(fā)展史
日期
發(fā)展
1500～1600
水力金屬加工機(jī)械、貨幣軋機(jī)
1600～1700
手搖木頭加工車床、機(jī)械式計(jì)算器
1700～1800
鏜床、車床、螺紋加工車床、鉆床
1800～1900
仿形車床、六角車床、萬能銑床、高級(jí)機(jī)械式計(jì)算器
1808
用于自動(dòng)控制紡織機(jī)編織花紋的打孔薄鋼片
1863
自動(dòng)演奏鋼琴
1900～1920
齒輪車床、自動(dòng)螺紋機(jī)床、自動(dòng)殼體加工機(jī)床
1920
機(jī)器人一詞首次出現(xiàn)
1920～1940
自動(dòng)傳輸線、大批量生產(chǎn)
1940
首臺(tái)電子計(jì)算機(jī)
1943
首臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)
1945
首次提出自動(dòng)化一詞
1948
晶體管的發(fā)明
1952
首臺(tái)數(shù)控機(jī)床模型
1954
發(fā)明自動(dòng)控制程序的編程語言、提出自適應(yīng)控制原理
1957
數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用
1959
集成電路、首次應(yīng)用成組工藝
1960
工業(yè)機(jī)器人
1965
大規(guī)模集成電路
1968
PLC出現(xiàn)
1970
首個(gè)集成制造系統(tǒng)、機(jī)器人點(diǎn)焊技術(shù)應(yīng)用于汽車車身
20世紀(jì)70年代
微處理器、微型機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)、成組技術(shù)
20世紀(jì)80年代
人工智能、智能機(jī)器人、智能傳感器、微小制造單元
20世紀(jì)90年代
集成制造系統(tǒng)、基于傳感器的智能化機(jī)械
無線通訊技術(shù)和全球制造網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯裝置、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)
38.2.2自動(dòng)化技術(shù)的目標(biāo)
自動(dòng)化技術(shù)的基本目標(biāo)如下：
A 實(shí)現(xiàn)制造各部分的集成化，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和一致性，使生產(chǎn)周期和勞動(dòng)量最小化，降低勞動(dòng)成本。
B 通過優(yōu)化的生產(chǎn)控制來降低制造成本，提高生產(chǎn)率。零件的裝卸進(jìn)給、機(jī)器人的使用、以及生產(chǎn)組織更加高效。
C 提高產(chǎn)品質(zhì)量
D 降低人為因素干擾、個(gè)人情緒影響以及發(fā)生人為錯(cuò)誤的可能性。
E 減少人工傳遞過程中的工件損壞。
F 保證工人的安全性，特別是在危險(xiǎn)工作環(huán)境下的工人。
G 更加高效地安排廠房?jī)?nèi)的機(jī)器設(shè)備、物料傳送設(shè)備及輔助設(shè)備，從而節(jié)約占地面積。
自動(dòng)化和產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量 生產(chǎn)數(shù)量是決定產(chǎn)品生產(chǎn)類型和生產(chǎn)自動(dòng)化水平的重要因素。下面我們首先介紹一些基本的生產(chǎn)術(shù)語。
總生產(chǎn)量是指生產(chǎn)零件的總量，包括各種不同的批量。生產(chǎn)批量對(duì)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益影響很大，具體影響將在第39章詳細(xì)講述。生產(chǎn)率是指單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量――比如每天、每月、每年。表38.2列出了一些典型產(chǎn)品的年生產(chǎn)量的大概范圍。比如說，眾所周知，實(shí)驗(yàn)器材和產(chǎn)品模型的生產(chǎn)數(shù)量是最少的。
表38.2 產(chǎn)品生產(chǎn)類型及近似年產(chǎn)量
生產(chǎn)類型
近似年產(chǎn)量
典型產(chǎn)品代表
試驗(yàn)設(shè)備或模型
1～10
單件小批
10～5000
飛機(jī)、特種機(jī)械、模具、珠寶鉆石、醫(yī)用矯形裝置、導(dǎo)彈等
成批生產(chǎn)
5000～100000
卡車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、計(jì)算機(jī)配件、運(yùn)動(dòng)器材
大批大量生產(chǎn)
100000以上
轎車、儀器儀表、緊固件、食品以及飲料瓶等
小批量的產(chǎn)品一般在單件小批生產(chǎn)車間制造（見圖38.2），運(yùn)用一些通用加工機(jī)床或加工中心來完成（見第24章）。這些加工過程具有很大的柔性，就是說在短時(shí)間內(nèi)完成不同零件的加工，并不需要很大程度地改變刀具和設(shè)備參數(shù)。但另一方面，它需要具有較高技術(shù)水平的工人來操作這些設(shè)備且加工效率低下，從而導(dǎo)致單件成本較高（參見圖38.3）。產(chǎn)品的生產(chǎn)需要大量勞動(dòng)力的參與，這就是所謂的勞動(dòng)密集型生產(chǎn)方式。
圖38.2 各種制造系統(tǒng)的柔性和生產(chǎn)率情況
（注意圖中重疊的部分，那是由于各組中應(yīng)用自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制的程度不同所造成的。將在第39章具體介紹。）
圖38.3 三種加工類型的一般特性
單件生產(chǎn)類型通常涉及很小的產(chǎn)品數(shù)量，適合于單件小批生產(chǎn)車間。大部分單件生產(chǎn)類型的產(chǎn)品年產(chǎn)量小于等于50件。小批量生產(chǎn)的年產(chǎn)量范圍在10～100件之間，一般用通用機(jī)床或加工中心加工。成批生產(chǎn)一般范圍是1000～5000件，所運(yùn)用的設(shè)備與小批量生產(chǎn)基本相同，但需專門設(shè)計(jì)夾具來提高生產(chǎn)效率。
大批大量生產(chǎn)的年產(chǎn)量一般都超過100000件，因此需要用一些專用機(jī)床和用于物料和零件傳送的自動(dòng)化設(shè)備。雖然這些機(jī)床設(shè)備以及專用刀具價(jià)格昂貴，但對(duì)工人的技術(shù)水平的要求和勞動(dòng)力成本都相對(duì)較低，其原因就是應(yīng)用了高性能的自動(dòng)化設(shè)備。但是，這類生產(chǎn)系統(tǒng)是專門為某種特定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的因此缺乏柔性。許多工廠是通過應(yīng)用組合機(jī)床及不同程度的自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制來完成大批大量生產(chǎn)的。
38.2.3自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
從單件小批到大批大量各種生產(chǎn)類型，從毛坯到精密零件等各種產(chǎn)品，自動(dòng)化技術(shù)均得到了廣泛的應(yīng)用。但在新建或自動(dòng)化改造某一工廠之前，必須考慮一下幾個(gè)問題：
生產(chǎn)產(chǎn)品的類型；
產(chǎn)品生產(chǎn)量和生產(chǎn)效率的要求；
需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工序的特點(diǎn)；
現(xiàn)有工人的技術(shù)水平；
自動(dòng)化系統(tǒng)可能帶來的可靠性以及維修保養(yǎng)方面的問題；
經(jīng)濟(jì)性要求；
由于一般情況下自動(dòng)化生產(chǎn)需要很大的初期成本投入并且要求具有較高的技術(shù)和保養(yǎng)方面的知識(shí)，因此即使在決定投資一個(gè)較低水平的自動(dòng)化系統(tǒng)之前，也必須仔細(xì)研究其必要性。下面所描述的情況就經(jīng)常發(fā)生，某公司雄心勃勃的去搞自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)沒有預(yù)測(cè)的那么大。最后得出一個(gè)結(jié)論，自動(dòng)化是不劃算的。在許多情況下工廠所需要的只是局部自動(dòng)化，而并非全自動(dòng)化。
一般來說，如果擁有足夠的勞動(dòng)力且其成本比例合理的話，工人的技術(shù)水平越高對(duì)自動(dòng)化的要求越低。也就是說，自動(dòng)化制造工廠，對(duì)工人的技術(shù)水平要求較低。在的VIII部分中將會(huì)講到，選擇合適程度的自動(dòng)化系統(tǒng)，涉及到許多重要且復(fù)雜的因素。
38.2.4剛性自動(dòng)化
剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線一般用來生產(chǎn)某種標(biāo)準(zhǔn)化系列化的產(chǎn)品，如發(fā)動(dòng)機(jī)、氣門、齒輪或傳動(dòng)軸等。雖然產(chǎn)品的大小和工藝參數(shù)（包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和切削深度）有所變化，但這些機(jī)床是專用的，缺乏柔性。它們不能夠被用來生產(chǎn)形狀和大小有明顯差異的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)和制造這些設(shè)備需要高昂的投入，因此只有在大批大量的生產(chǎn)中應(yīng)用才有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
剛性生產(chǎn)線中應(yīng)用的機(jī)器一般都是基于模塊化結(jié)構(gòu)的原理來設(shè)計(jì)制造的。一般被稱為組合機(jī)床，由動(dòng)力頭單元和進(jìn)給傳送機(jī)構(gòu)兩部分組成。
動(dòng)力頭單元 動(dòng)力頭是獨(dú)立工作的，由框架（也叫床身）、電機(jī)、變速箱和傳動(dòng)軸四部分組成。這些部件的結(jié)構(gòu)和尺寸大小都是標(biāo)準(zhǔn)化系列化的，也正是由于這種與身俱來的模塊化特性，才使它們能夠被簡(jiǎn)單的重組而生產(chǎn)不同的零件，可見他們也具有一定的柔性。
組合機(jī)床一般由兩個(gè)或兩個(gè)以上的動(dòng)力頭組成，他們按直線型、環(huán)型或U型等方式布置在車間內(nèi)。具體布置形式的選擇受工件的重量和形狀的影響。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)單元的刀具或機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，機(jī)器布置形式對(duì)加工的連續(xù)性有很大影響，此時(shí)還需要利用緩沖區(qū)來保證加工的連續(xù)進(jìn)行。
傳送機(jī)構(gòu)和傳送線 傳送裝置的任務(wù)是將工件從機(jī)器的一個(gè)位置搬運(yùn)到另一個(gè)位置（或者從一臺(tái)機(jī)器到另一臺(tái)機(jī)器），從而完成各種方式的加工。工件的傳送途徑有以下幾種：（1）工件裝在托盤上，托盤沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。（2）分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（3）天車
零件在各位置之間的傳輸是靠傳感器或其他設(shè)備來控制的，這些機(jī)床可以簡(jiǎn)單快速地?fù)Q刀，并且都配備有自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，從而保證了各工序的尺寸公差均在允許的范圍之內(nèi)（在第38.10節(jié)將會(huì)講到，組合機(jī)床也能夠應(yīng)用與自動(dòng)化裝配線中）。
圖38.5描述了大型發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的流水線布置情況，它就是有一系列組合機(jī)床組成的。這個(gè)系統(tǒng)每小時(shí)可以生產(chǎn)100個(gè)氣缸蓋。注意其中列出的各種加工方法：銑、鉆、鉸、鏜、攻絲、珩磨、清洗和檢測(cè)等。
38.2.5柔性自動(dòng)化
由上面的介紹我們可以看到，應(yīng)用于大批大量生產(chǎn)中的自動(dòng)化生產(chǎn)線缺乏柔性。而這卻正好是柔性自動(dòng)化的（或可編程序控制自動(dòng)化）的優(yōu)點(diǎn)。它通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)和程序控制實(shí)現(xiàn)了很好的柔性。這一點(diǎn)將在38.3和38.4節(jié)的例子中詳細(xì)介紹。
柔性自動(dòng)化的一個(gè)重要發(fā)展是它能夠很容易地，隨時(shí)地修改程序，從而加工出與前一種產(chǎn)品在形狀和尺寸上差別很大的零件。正是由于這種特性，柔性生產(chǎn)線能夠制造各種復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。柔性自動(dòng)化再進(jìn)一步的發(fā)展是廣泛應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，進(jìn)而出現(xiàn)了具有很高效率和生產(chǎn)率的柔性制造系統(tǒng)。
38.2.6可編程序控制器
在傳統(tǒng)的制造過程中，各種機(jī)器以及物料傳送系統(tǒng)的控制一般都是由定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、開關(guān)、繼電器和其他一些基于機(jī)械、電氣、氣動(dòng)原理的硬接線設(shè)備來完成的。直到1968年，可編程序控制器的出現(xiàn)取代了這些硬接線設(shè)備。
美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)對(duì)可編程序控制器（PLC）的定義是：可編程序控制器是一種數(shù)字式電子器件，通過數(shù)字或模擬量的輸入輸出，應(yīng)用可編程的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器來完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、和算術(shù)運(yùn)算等特殊功能來控制各種加工過程。專用于控制可編程控制器的數(shù)字計(jì)算機(jī)也屬于可編程控制器的范圍。
由于PLC的應(yīng)用取代了繼電器控制面板，而且它們的程序只占用很小的空間并可以修改，因此PLC以廣泛地應(yīng)用于制造系統(tǒng)中。它們的基本功能是實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作、順序動(dòng)作以及反饋控制。由于具備高速數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能，他被應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。他們能夠在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中可靠地完成各種控制任務(wù)并提高了整體效率。
隨著數(shù)控技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，在新的控制系統(tǒng)中，PLC也逐漸被取代，但它們?nèi)匀皇强刂葡到y(tǒng)基礎(chǔ)的代表。逐漸發(fā)展起來的微型計(jì)算機(jī)取代了PLC,因?yàn)槲C(jī)更便宜，更易編程和聯(lián)網(wǎng)。伴隨著新的可視化操作系統(tǒng)如WindowsNT和SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集軟件的）出現(xiàn)，微機(jī)取代PLC也成為必然。
38.2.7全面生產(chǎn)維護(hù)
各種機(jī)床、設(shè)備及整體系統(tǒng)的管理和維護(hù)是影響制造系統(tǒng)生產(chǎn)率的重要因素。于是，全面生產(chǎn)維護(hù)和管理的理念也正在迅速發(fā)展起來。
這種理念主要包括對(duì)以下各個(gè)方面的監(jiān)測(cè)分析：
1. 設(shè)備損壞和設(shè)備故障
2. 生產(chǎn)率的監(jiān)控和提高
3. 預(yù)防性或預(yù)測(cè)性維護(hù)
4. 縮短起動(dòng)時(shí)間、空轉(zhuǎn)時(shí)間和工作周期
5. 充分利用機(jī)床和設(shè)備資源，提高工作效率
6. 降低次品率
團(tuán)隊(duì)合作是完成這項(xiàng)任務(wù)的主要組成部分，主要指操作工人、維修工人，工程師以及系統(tǒng)管理層之間的全力配合。
38.3數(shù)控技術(shù)
數(shù)控技術(shù)是一種應(yīng)用數(shù)字和字母形式的編碼指令來控制機(jī)器部件運(yùn)動(dòng)的控制方法。系統(tǒng)自動(dòng)地將這些代碼轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)。這些信號(hào)按順序來控制各部件動(dòng)作，如主軸起停、刀具切換，工件和刀具延特定路徑運(yùn)動(dòng)或切削液開關(guān)等。
為了能夠更好的理解數(shù)控技術(shù)的重要性，讓我們先簡(jiǎn)單回顧一下傳統(tǒng)機(jī)械加工的工藝過程。首先工人仔細(xì)研究工件的零件圖，然后設(shè)定工藝參數(shù)（如切削速度、進(jìn)給量、切削深度、切削液等），確定加工工序，最后裝夾工件及加工。
由于零件形狀和尺寸精度的不同，這就需要具有一定水平的工人來完成上述操作。加工的工藝過程也會(huì)因工人技術(shù)水平的不同而不同；又因?yàn)槿藶槌鲥e(cuò)的可能性，導(dǎo)致即使同一個(gè)工人加工的零件也不一定完全相同。
同時(shí)，產(chǎn)品的生產(chǎn)量也取決于具體的工人和工作時(shí)間。由于近幾年來人們對(duì)提高產(chǎn)量和降低制造成本的問題越來越關(guān)注，因此產(chǎn)品的多樣性已不能被人們所接受。而這些情況在數(shù)控加工中是不存在的。
數(shù)控加工的重要性在下面的例子中將具體闡述。假設(shè)需要在某一工件上鉆幾個(gè)孔，具體位置如圖38.6所示
若用傳統(tǒng)的方法加工此零件，工人需要參照工件上的某一點(diǎn)來給鉆頭定位，然后再進(jìn)行加工。假如有100個(gè)相同的工件，若用上述方法加工，必然會(huì)使工人感到厭煩，因?yàn)楣と艘恢痹谧鐾瑯拥膭?dòng)作。另外，工件之間也會(huì)有一定的差異。
接著我們?cè)偌僭O(shè)在加工過程中，突然改變工作要求，比如其中10個(gè)工件的孔的位置有所變化。此時(shí)，工件必須重新定位，這就會(huì)耗費(fèi)許多時(shí)間并且容易出錯(cuò)。
但對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來說，完成這樣的動(dòng)作是很容易的，它們能夠重復(fù)地、準(zhǔn)確地完成加工任務(wù)而且通過簡(jiǎn)單的程序修改就能加工不同的零件。
在數(shù)控系統(tǒng)中，各種與工藝過程相關(guān)的數(shù)據(jù)如位置、速度、進(jìn)給量及切削液等都能夠儲(chǔ)存到磁性介質(zhì)中，如磁帶、硬盤。數(shù)控系統(tǒng)的作用就是將這些信息傳遞給執(zhí)行裝置。
根據(jù)不同的輸入信息，繼電器和其他設(shè)備獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。于是復(fù)雜的加工過程（如曲線加工，模具曲面加工）就很容易實(shí)現(xiàn)了。
數(shù)控技術(shù)已經(jīng)給制造技術(shù)的各方面帶來了重要影響。目前，數(shù)控技術(shù)在各中加工中廣泛應(yīng)用；許多舊的機(jī)械設(shè)備也完成了數(shù)控化改造。