對於數控機床來（lái）說，數控係統就像（xiàng）大腦一樣負責處理信息並（bìng）控製機床的動力。當要加工的零件（jiàn）形狀不規則時，插補運算可以解決；而當（dāng）零件的形狀特（tè）殊，機（jī）床的刀具無法進行切削（xuē）時，五（wǔ）坐標聯動技術就派上了（le）用場。
一提到工業，最基礎的就是製造。
而所謂製（zhì）造就是（shì）把各種（zhǒng）各樣（yàng）的（de）東西從原材（cái）料變成零件再裝配成產品。在傳統的金屬加工領域，零件的製造就是火星四濺的鑄鍛（duàn）焊以及硬碰硬的車銑刨磨鉗（qián），我們生活中見到的任何一個稍微有些形狀的金屬，在我們見到之前，都（dōu）已經在工廠（chǎng）經曆了多次（cì）鐵與火的淬煉。既然金屬零（líng）件是機器（qì）製造（zào）的（de），那麽機器又是（shì）如（rú）何製造的呢？原來，它（tā）是通過機床完成（chéng）的。
（一）從機床到數控機床，機器（qì）不（bú）再無腦幹活
機床是其他機器的“母（mǔ）機”。
煉（liàn）鋼（gāng）廠（chǎng）出（chū）產的鋼鐵並（bìng）不是我們在生活中見到的各種奇奇怪怪的形狀，而是板（bǎn）材、管材、鑄錠等等形狀（zhuàng）比較規則的材料，這些材（cái）料（liào）要加（jiā）工成各種形狀的零件就需要使用機床進行切削；還有一些精度要求較高和表麵粗糙度要求較細的零件，就要在機床上用精細繁（fán）複的工藝切出來或者磨出來。
和所有的機器一樣，最初的（de）機床（chuáng）包括動力裝置、傳動裝置和執行裝（zhuāng）置，靠電機轉動輸入動力，通過傳動裝置帶著被加工的工件或者刀具進行相對運動，至於在哪兒下刀、切多少、多快速度切等等問題，則由人在加工過程中直接進行控製。
由於傳統機床使用的電機的轉速在工（gōng）作時（shí）基（jī）本（běn）上是不變的，為了（le）實現不同的切削速度，傳統的機床設計了極為複雜的傳動係統。這種複雜度的機械在現今的設計中已經不多見了。
而隨著伺服電機（伺服電機就是可以在一定範圍內精確控製電機的位置和轉速的電機）技術的發展及（jí）其在數控機床上的應用，直（zhí）接控製電機的轉速變得方便快捷效率高，而且基本上是無級變速，傳動係統的結構大大簡化，甚至出現了很多環節電機直接（jiē）連接到執行機構上，而省略了傳動係統。
這種“直（zhí）接驅動”的模式是現在機械設計領域的一大趨勢。
結構的簡（jiǎn）化還不夠，要實現各種（zhǒng）各樣的形狀的零件的加工，還需要讓機床可以高效、準確（què）的控製（zhì）多台電機合作完成整個加工（gōng）過程。
這就要讓機床成為有“腦子”的數（shù）控機床了（le）。而（ér）這個腦子就是數控係統，數控係統的水平高低決定了數控（kòng）機床能幹多複雜、多精密的活兒，也決定了這台機（jī）床（chuáng）和他的操作者的身價。
（二）數控係統（tǒng）能幹嘛？處理信息並控製動力
數控係統（Numerical Controller System）是數控機床的大腦。
對於一般數控機床而（ér）言，往往包含人機控製（zhì）界麵、數控係統、伺服驅動裝置、機（jī）床、檢測裝置等（děng）等，操作人員在一些計算機輔助製造軟（ruǎn）件的幫助下，將加工（gōng）過程所需的各種操作（如（rú）主軸變速等步驟以及（jí）工件的形狀尺寸）用零件程序代碼表示（shì），並通過人及（jí）控製界麵輸入到數控（kòng）機床，之後由數控（kòng）係統對（duì）這些信息進行處理和運算，並按零件程序的要求（qiú）控製伺服電機，實現刀具與工件的相對運（yùn）動，以完成零件的加工。
數（shù）控係統完成諸多信息的（de）存（cún）儲和處理的工作（zuò），並將信息的處理結果以控製信號的形式傳給後續的伺服電機（jī），這些控製信號（hào）的工作效果依賴於兩大核心技術：一個是曲線（xiàn）曲麵的（de）插（chā）補運算，一個是機床多軸的運（yùn）動控（kòng）製。
（三）零件形狀太“自由”？靠插補運算搞定
如果運動（dòng）軌跡可以用解析式表達，則整（zhěng）個運動就可以分（fèn）解為幾個坐標的（de）獨立運（yùn）動的合成運動，就可以（yǐ）直接控製電機生成了。
但是製造過程（chéng）中很多零件的形狀可以說是十分“自由”的，既（jì）不圓、也不方，甚至都不知道是什麽形狀（zhuàng），例如汽車、輪船、飛機、模具、藝術品等產品常遇到不能用解析式描述的曲線曲麵，這類曲線曲（qǔ）麵稱為自由曲線（Free Form Curves）或自由（yóu）曲麵。
要（yào）切出來這些“自由”的形狀，刀具和（hé）工件之（zhī）間的相對運動也相應的十分複雜。具體到操作（zuò）中，就是要控製工件台、刀具都按照設計好的位置-時間曲線進行（háng）運動，控製這（zhè）二者在規定的時間以指定的姿態到達指定的位置。
機床可以在工件和刀（dāo）具之間很好地完成直線（xiàn）段、圓（yuán）弧（hú）或其他的有解析式的樣條曲線的相對運動，而這種複（fù）雜的“自（zì）由”運動又該怎麽（me）完成呢？答案是依靠插補運算。
所謂插補，就是按照（zhào）一定方法確定數控機床上刀具的運動軌跡的過程。根（gēn）據給（gěi）定的速度和軌跡，在軌跡的已知點之間，增加一些新的中間點，並控製工件台和刀具通過（guò）這（zhè）些中（zhōng）間點，進而（ér）就能完成整個運動。
而這些中間點（diǎn）之間，則通過線段、圓弧或者樣條曲線等來連接。相當於用數段微小的（de）線（xiàn）段和圓弧去逼近（jìn）要求的曲線和曲麵，這就是插（chā）補的本質（zhì）。
流行的插補算法包括逐點比較法數控車市場發展潛力巨大，臥式數控車床國內年需求量在 5 萬台以上，其中（zhōng）中高端數控車年需求量在 1.5 萬台以上。優裝備現有 T5 係列臥式數控車床產品（pǐn），已進（jìn）入產品成（chéng）熟發展期（qī），交期周期競爭力不強，急需響應市場需求，重回市場領頭地位。2021 年以來數控車市場需求呈上（shàng）升趨勢，經市場調研發（fā）現，客戶對快速交貨的需求日益強烈，中小（xiǎo）規格數（shù）控車訂單大部分要求現貨或1-2 月交貨，但優裝備 T5 數控車產品響應市場速度慢、交付周期長，不能完全滿足市場預期，急需提升（shēng）產品交付能力，助力公司發展。
1.選（xuǎn）定標杆企業
目前數控車有多種分類方（fāng）式，最普遍的按產品性能可分為（wéi）高、中、中低三大類。
高（gāo）端產品高精度、高性能，代表品牌（pái）為哈挺，馬紮克，大隈，德馬吉等，同規格產品價格約 50萬以上，以德（dé）日美進口品牌為主。
中端產品穩定性好、價格適中，代表品牌為台灣友嘉、韓國迪恩（ēn）、韓國威（wēi）亞、海德（dé）曼（màn）、海天精工等，同規格產品價格 25 萬（wàn）以上為主，以（yǐ）台韓品牌（pái）為主。
中低端產品性價比（bǐ）高，代表品牌為寶雞，西格馬，魯南精工等，同規格產品價格約 15 萬（wàn）以上，以本土品牌為主（zhǔ）。
優裝備通過產品相似度、行業認可度、工藝技術水平、信息獲（huò）取難易（yì）等多維度選擇標杆對象。
結合市（shì）場（chǎng）競爭現狀及標杆企業先進做法，優裝備選擇一家中國台灣地（dì）區公司為對標對象（xiàng）。
2.標杆企業先進做（zuò）法
這家中國台灣地區機床企業（yè）的一款數控斜車（chē）主要麵向中、高端客戶群（qún）體，與優裝備 T5 係列數控車對比，目標市場一致、為中高端暢銷產品、市場認可度較高，產品結構（gòu）相近。整機供貨周期約為 60 天，在市場上具備較（jiào）強的貨（huò）期優勢，擁有穩定供應鏈體係和製造體係。優裝備與該企業對標（biāo），易於開展工藝（yì）改善。
3.對標提升方向（xiàng）
優裝（zhuāng）備通過采集當期典型客戶交貨周期，得（dé）出從合同訂單簽訂到產品包裝入庫、發貨到客戶的整個整機供貨周期約為 90 天，以此為依據設立改善目標。
改善目標 : 產（chǎn）品交貨期由 90 天縮短到 60 天、達到與標杆對象（xiàng）相同的水平，改善該關鍵指標將有助於提升公司主導產品核心競爭力。
二（èr）、製定方案（àn）並實施改善（shàn）
通過集思廣益，頭腦風暴並結合（hé）標杆企業做法，優裝備收集產生解決思（sī）路、製定了具體的工（gōng）藝方案並實施了工藝改善、全麵提升了產品交付能力。
1.收集數據確定關鍵因素
通過網絡、樣本、典（diǎn）型客戶供貨周期采集等多維度數據收集，優裝備分析出提升（shēng）機床交貨期Y 的關鍵因（yīn）素。
T5 機床交貨期 Y=Y1（主要外（wài）購（gòu）件貨（huò）期）+Y2（機加大件及關鍵件貨期）+Y3（裝配周（zhōu）期）+ 其他（見表 1）。
2.分析差距查（chá）找裝配（pèi）工藝可（kě）能因子
通過分析人、機、料、法、環、測等（děng）影響產品交貨周期因素，進一步梳（shū）理出可能影（yǐng）響交貨周期的可能因子。
篩選主要因子後（hòu），優裝（zhuāng）備進行關鍵點 CTQ重要度評分，進一步明確工藝精益改善點（diǎn），具（jù）體如表 2。
可見，完（wán）成導軌（guǐ）絲杠外（wài）購件貨期、機加大件貨期等 7 大因（yīn）子改（gǎi）善即可完成 83% 以上的（de）改善任務。
3.製定改善方案並實施工藝改進
針對以上 7 大項（xiàng）目進行快速（sù）改善措施判斷（duàn），確定出刮研麵過（guò）大、員工對新產（chǎn）品裝配不熟練、裝配作業指（zhǐ）導書不完善等三項適合實施快速改善，並製定了快速（sù）改善措施計劃（huá）（見表 3）。
（1）製定快速改善措（cuò）施
①針對刮研量大刮研時間長，設立改進措施為 : 設計更改圖紙，減少（shǎo）刮研麵積 ; 控製零件尺寸鏈誤差;利（lì）用現場設備提高（gāo）刮研（yán）效率。
②針對員（yuán）工對新產品裝配不熟練，設立改進措施 : 為對車間（jiān）員工加強標準作業培訓 ; 組（zǔ）織開展員工裝配技能大賽（sài）。
③針對裝配作業指（zhǐ）導書不完善，設立改進措施為 : 優化裝配作業指導書，使（shǐ）用平尺檢（jiǎn）驗精（jīng）度 ; 增加過程質量控製、增加裝配過程質量控製點。
（2）製定具體改善實施（shī）
針對主要外購（gòu）件貨期、機加大件及關鍵件貨期（qī）、裝配周期（qī）製定具體改善措施如表 4。
①針對訂貨周期長物料情況，根（gēn）據合同情況（kuàng）及年（nián）度生產（chǎn）大綱製定滾動的安全（quán）庫存 ; 掌握外購件（jiàn）當前的采購周（zhōu）期，綜合考慮訂貨節點 ; 對訂貨周期長物料及特配物料形成滾動采購計劃（huá），采取提前備貨及供應商備貨 ; 製定供應商考核製度，選擇最（zuì）優供應商，采
用一主一次，有計劃拓展供應鏈（liàn）維度，儲備製造潛力。
②針對機加大件及關鍵件貨期問題，根據生產大綱對機加大件進行排查，建立內外部安全庫（kù）存預警機製，統籌內配及外協機加件成（chéng）套率 ; 對於機加關鍵零件供（gòng）應商加工工藝定期檢查，優化機加關鍵零件加（jiā）工工藝，保證加工件質量與效率。
③針對裝配周期問題，通過準確測時規（guī）範各（gè）序作業內容，平衡序（xù）間作業能（néng）力 , 形成流（liú）式線生產 ; 通（tōng）過優化設計結（jié）構，縮短裝配時間 ; 通過優化工藝方法，補增量產所需工裝工具，提（tí）升裝配效率，縮短裝配時間（jiān）。
三、項目成果
《提（tí）高 T5 臥式數控車（chē）床交付（fù）能力》項目，著眼於縮短（duǎn）產品交貨期，提升產品交付能力問題，組建 T5 產品標杆（gǎn）團隊，運（yùn）用標（biāo）杆管理 “八步法”，從源頭上解決物料齊套性差（chà）和裝配（pèi）周期長等難題，取得卓越成果。
1.硬性收益
縮短機（jī）床交貨期，減少運營成本 ; 解決新產品響應市場速度慢（màn）、交付周期長問（wèn）題。
2.潛在收益
通過項目的實施，優化了機床作業標準，提升產品一致性，提升產品競爭力 ; 提升團（tuán）隊信心與凝聚力，培養了（le）管理、技術、工（gōng）藝人才。全麵進（jìn）行成果（guǒ）複製推廣，提高機床製造質量。、數（shù）字增量法等，而利用Nurbs樣條（tiáo）曲線（xiàn）進行插補因為其效率高、精度好而得到了高端數控機（jī）床的青睞（lài）。
（四）刀的姿態不對無法加工？五坐標聯動分分鍾搞（gǎo）定（dìng）
加工複雜曲麵不光（guāng）要理論上可以加（jiā）工，還需要考慮刀具和被加工的表麵（miàn）之間的相（xiàng）對位置關係。
一方麵如果刀具的姿態不合適會導致加工的表麵質量低下；另一方麵刀具還會和加工好的零件結構（gòu）互相幹涉，不調整刀具的相對姿（zī）態根本沒有辦法加工。這就需要賦（fù）予數控機（jī）床更多的運動自由度，使之更為（wéi）靈巧。
由於我們所處的三維空間的相（xiàng）對運動隻（zhī）包含六個自由度（3個平動自由度以及3個轉動自（zì）由度），五（wǔ）坐標聯動（dòng）就是使數（shù）控機床在具有（yǒu）空間上x、y、z三個方向的（de）平動自由度外，又增加了兩個方向的轉動的自（zì）由度，再加上刀具本身的用（yòng）於切削的（de）轉動自由度，這樣刀具和工件之間的相對（duì）運動就有了全（quán）部的六個自由度，使（shǐ）得刀具和工件之間可以呈現任意的相對位置和相對姿態。
（五）國產數控係統：逐漸邁向高端市場
中國是當今世界機床製造大國（guó），數控係統在性能、功能和成套化（huà）應（yīng）用方麵均取得了長足進步。
其中，低檔數控係統幾乎（hū）完全取代了進口，中（zhōng）檔數控（kòng）係統在係列（liè）化、商品化和產業化方麵成效顯著。高檔數控係統已突破實現了五（wǔ）軸聯動功能，並在（zài）六軸（zhóu）數控砂帶磨床、五軸葉片銑床和車銑（xǐ）複（fù）合機（jī）床等設備上得到了示範應用（yòng）。
此外，中國企業針對零件（如手機殼）的大批量、表麵光潔度高（gāo）等（děng）特點，各（gè）自開發了多款專用（yòng）係統和小型高速加工中心，大大降低了生產成本，該市場現（xiàn）已基本被國產係統和主機占領。
不過，還是應該看到，國際上的數控係統已經有很多成熟的（de）高端產品，與世界機床強（qiáng）國相比，中（zhōng）國的（de）機床產品在全球機床市場的競爭力差距依然（rán）很大
客服1