高速加工需要高速的主軸單元和高速的機床進給驅(qū)動單元。高的進給速度也要求高的加速度。比如，高速機床的行程通常為500～1 000mm之間，在如此短的距離內(nèi)使機床進給速度從零增大到40m/min，則機床的進給加速度值應(yīng)超過1g(9.8m/s2)。在進行曲面加工時，進給加速度更為重要。它的加速度與進給速度的平方成比例。如果一臺伺服電機不能產(chǎn)生足夠高的加速度，它就無法進行高速、高精度的加工。目前，主軸單元主要采用矢量控制的交流異步電機，由于異步電機轉(zhuǎn)子的發(fā)熱，現(xiàn)在也采用內(nèi)冷的高速主軸電機；另外也研究同步電機的結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)大的進給加(減)速度，目前直線電機已越來越多地被采用。高速加工時，安全問題十分重要。因為高速加工中的切屑就像子彈一樣射出，所以對系統(tǒng)的安全要求非常高。
CNC系統(tǒng)把輸入的零件程序轉(zhuǎn)換成要加工的形狀軌跡，進給率和其他的指令信息,連續(xù)地把位置指令送給每個伺服軸。為了得到高速和高精，CNC必須根據(jù)零件加工的形狀軌跡選擇最佳的進給率，在允許的精度內(nèi)以盡量高的進給率產(chǎn)生位置指令。特別在拐角處和小半徑處，CNC應(yīng)能判別在多大的加工速度變化時會影響精度，而在刀具到達這樣的點前使刀具的切線速度自動減速。對于模具加工，一般程序段很小，但是程序很長，因此還必須利用特殊的控制方法實現(xiàn)高精和高速的加工。伺服系統(tǒng)要求準確而快速的驅(qū)動，才能高速加工出高精度的機械零件。為此，伺服系統(tǒng)必須具有快速響應(yīng)的能力、抑制擾動的能力，同時要求伺服系統(tǒng)不產(chǎn)生振動，消除與機床產(chǎn)生的共振。
高精、高速加工對CNC的要求可以歸結(jié)為：
(1) 能夠高速度處理程序段。
(2) 能夠迅速、準確地處理和控制信息流，使其加工誤差控制為最小。
(3) 能夠盡量減少機械的沖擊，使機床平滑移動。
(4) 要有足夠容量，可以讓大容量加工程序高速運轉(zhuǎn)；或者具有通過網(wǎng)絡(luò)傳遞大量數(shù)據(jù)的能力。
(5) 具有高分辨率、高速度工作的伺服電機、主軸電機、傳感器。
(6) 由于在高速情況下加工，因此可靠性和安全性十分重要。
高速、高精的功能主要有以下方面：
1、進給率控制和加(減)速度處理功能(包括拐角減速處理) ：在高速加工時誤差主要是由于控制系統(tǒng)加(減)速的滯后和伺服系統(tǒng)的滯后引起的。因此，控制系統(tǒng)要設(shè)法減少這兩方面的誤差。比如采用前饋控制減少伺服滯后產(chǎn)生的誤差。采用數(shù)字伺服技術(shù)，改進伺服控制。由于采用了數(shù)字伺服技術(shù)，伺服系統(tǒng)的速度增益和位置增益都可以提高，因而也減少了伺服滯后產(chǎn)生的誤差。減少加(減)速滯后產(chǎn)生的誤差。在高速加工中，加(減)速和進給率是最重要的參數(shù)，只有在不同的加工形狀時嚴格控制加(減)速和進給率才能實現(xiàn)高速加工工藝。大的進給率在系統(tǒng)過渡過程中會產(chǎn)生較大的誤差，如拐角等。為了實現(xiàn)高速加工，必須對進給率進行控制。另外，采用插補前的加(減)速也能減少加(減)速滯后產(chǎn)生的誤差。
2、前瞻控制(Look-ahead control)，如果在不同的加工形狀時對進給率和加減速進行預(yù)計算，使得數(shù)控系統(tǒng)在程序編制以后、執(zhí)行以前，預(yù)先計算出各程序段的運動軌跡和運動速度；即對將要運行的程序進行預(yù)先處理，根據(jù)上面提到的控制進給率和加、減速度方法，預(yù)先計算出一些程序段的進給率和加、減速度，進而計算出運動的幾何軌跡，然后送到多段緩沖器，當運行時刀具按一定的速度高速運動，而加工形狀的誤差卻仍然小。這就是“前瞻控制”，有時也稱為“先行控制”、“向前看控制”的原理。
3、利用遠程緩沖器、DNC運行的高速分配，對于加工大量程序組成的零件，必須快速從輸入端向CNC系統(tǒng)傳遞程序。CNC讀一段程序后，計算出該程序的數(shù)據(jù)，對每軸產(chǎn)生分配脈沖，并把它傳送給伺服系統(tǒng)使伺服電機運轉(zhuǎn)。產(chǎn)生分配脈沖的時間(程序段處理的時間) 是表示CNC性能一個重要的因素。對于一程序段，高速DNC的運行允許(利用遠程緩沖器)產(chǎn)生分配脈沖所需要的時間大大減少。這個功能使產(chǎn)生一程序段的分配脈沖變短，于是，保證了一串小程序段組成的程序在程序段之間不停頓。例如，當執(zhí)行DNC操作時，由一系列1mm程序段組成的程序(3軸連動直線插補)可以在 60m/min的速度下工作，而分配的執(zhí)行不中斷。由于采用了遠程緩沖器的功能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速輸入,從而也保證了高速加工的進行。
4、提高系統(tǒng)分辨率，比如，納米插補功能，它采用帶高速RISC的處理器，機械加工以納米為單位進行插補可以使機械以最佳的進給率與加工性能相匹配。
5、加加速度的控制，在曲線形狀運動時，加速度的變化可能引起機械的振動，加加速度的控制就是自動測出這樣的運動達到降低速度，減少機械沖擊以降低加工表面粗糙度值。
6、NURBS插補：當采用CAD設(shè)計模具時，NURBS被廣泛地應(yīng)用于表示自由曲線，與一般的CNC相比較， NURBS具有較高的傳輸速率和較短的程序。同時加工出的機械零件更接近于CAD設(shè)計的幾何形狀。
對于高速、高精加工的功能，在選擇時，也要看以加工速度為主還是以加工精度為主而選擇功能。為了保證高速系統(tǒng)的加工誤差較小，系統(tǒng)需有誤差補償裝置。這些補償包括：全行程直線補償和非線性彎曲補償、螺距補償、間隙補償、過象限補償、刀具偏置和熱膨脹、靜摩擦、動摩擦補償?shù)?。利用豐富的網(wǎng)絡(luò)功能和軟件包，可以構(gòu)建適合機床的最佳系統(tǒng)。(1)集中管理，可以采用一臺電腦控制多臺機床，便于進行監(jiān)控、運轉(zhuǎn)加工作業(yè)和進行NC程序的傳送和管理。(2)遠程支持和服務(wù)。未來數(shù)控處于高速狀態(tài)，因此對可靠性的要求非常高。雙檢功能就是保證數(shù)控系統(tǒng)安全工作的重要措施。
高精、高速加工技術(shù)是傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，它與傳統(tǒng)數(shù)控加工沒有本質(zhì)的區(qū)別。對于高精、高速數(shù)控加工，數(shù)控機床的目標是要求高速度地加工出高精度的零件。為了在達到精度的基礎(chǔ)上進行高速加工，有三個重要的因素：機械系統(tǒng)、CNC數(shù)控裝置和驅(qū)動裝置。高速高精加工要求機床具有高剛度和較輕的移動部件，特別是進給和主軸部分。其次是CNC數(shù)控系統(tǒng)，它是發(fā)出速度和位置指令的單元。首先，要求指令能夠準確而快速地傳遞，經(jīng)過處理后對每個坐標軸發(fā)出位置指令，伺服系統(tǒng)必須按照該指令驅(qū)動刀具準確運動。
