NC(Numerical Control,數字控制,簡稱數控),指用離散的數字信息控制機械等裝置的運行适固，只能由操作者自己編程CNCCNC技術應用CNC技術的發(fā)展相當迅速月锅，這大大提高了模具加工的生產率，其中運算速度更快捷的CPU是CNC技術發(fā)展的核心透劈。CPU的改進不僅僅是運算速度的提高梧却，而且速度本身也涉及到了其它方面CNC技術的改進。正因為近幾年CNC技術發(fā)生了如此大的變化败去，才值得我們對當前CNC技術在模具制造業(yè)的應用情況作一個綜述放航。

程序塊處理時間及其它由于CPU處理速度的提高，以及CNC制造商將高速度CPU應用到高度集成化的CNC系統(tǒng)中圆裕， CNC的性能有了顯著的改善广鳍。反應更快、更靈敏的系統(tǒng)實現的不僅僅是更高的程序處理速度吓妆。事實上赊时，一個能夠以相當高的速度處理零件加工程序的系統(tǒng)在運行過程中也有可能象一個低速處理系統(tǒng)，因為即使是功能完備的CNC系統(tǒng)也存在著一些潛在的問題行拢，這些問題有可能成為限制加工速度的瓶頸祖秒。

目前大多數模具廠都意識到高速加工需要的不僅僅是較短的加工程序處理時間。在很多方面剂陡，這種情況和賽車的駕駛很相似狈涮。速度最快的賽車就一定能贏得比賽嗎？即使是一個偶爾才觀看車賽的觀眾都知道除速度以外鸭栖，還有許多因素影響著比賽的結果楣苇。

首先，車手對于賽道的了解程度很重要：他必須知道何處有急轉彎忽浓，以便能恰如其分地減速绿凄，從而安全高效地通過彎道。在采用高進給速度加工模具的過程中矮憔，CNC中的待加工軌跡監(jiān)控技術可預先獲取銳曲線出現的信息蔓踩，這一功能起著同樣的作用渗送。同樣的，車手對其他車手動作以及不可確定因素的反應靈敏程度與CNC中的伺服反饋的次數類似紧慧。CNC中伺服反饋主要包括位置反饋泰四、速度反饋和電流反饋。當車手駕車繞賽道行駛時盯窜，動作的連貫性兔页，能否熟練地剎車、加速等對車手的臨場表現有著非常重要的影響领靖。同樣地俄洞，CNC系統(tǒng)的鐘形加速/減速和待加工軌跡監(jiān)控功能利用緩慢加速/減速來代替突然變速，以保證機床的平穩(wěn)加速槐秧。除此以外啄踊，賽車和CNC系統(tǒng)還有其它相似的地方。賽車發(fā)動機的功率類似于CNC的驅動裝置和電機刁标，賽車的重量可以和機床中運動構件的重量相提并論颠通，賽車的剛度和強度則類似于機床的強度和剛度。CNC修正特定路徑誤差的能力與車手具備的將賽車控制在車道內的能力極其相似膀懈。另一個與目前CNC相似的情況是蒜哀，那些速度不是最快的賽車往往需要技術全面的車手。過去只有高檔的CNC才能在高速切削的同時保證較高的加工精度吏砂。如今撵儿，中、低檔的CNC所具備的功能也有可能令人滿意地完成工作狐血。雖然高檔CNC具備目前所能獲得的最佳性能淀歇，但也存在著這種可能，即你所使用的低檔CNC具有與同類產品中高檔CNC一樣的加工特性匈织。過去浪默，限制模具加工最高進給速度的因素是CNC，今天則是機床的機械結構圣掷。在機床已處于性能極限的情況下薛淆，更好的CNC也不會使性能再提高。

以下是目前模具加工過程中的一些基本的CNC特性：1. 曲線曲面的非均勻有理B樣條(NURBS)插補該項技術采用沿曲線插補的方式匿贴，而不是采用一系列短直線來擬合曲線凑篇。這一技術的應用已經相當普遍。許多模具行業(yè)目前使用的CAM軟件都提供了一個選項耗述，即生成NURBS插補格式的零件程序托蜡。同時，功能強大的CNC還提供了五軸插補功能以及與此相關的特性妒彭。這些性能提高了表面精加工的質量谢燎，改善了電機運行的平穩(wěn)度匙典，提高了切削速度，并使零件加工程序更小钧椿。2. 更小的指令單位大多數的CNC系統(tǒng)向機床主軸傳遞運動和定位指令的單位不小于1微米宜箩。在充分利用CPU處理能力提高這一優(yōu)勢后，一些CNC系統(tǒng)的最小指令單位甚至可達到1納米(0.000001mm)盹屠。在指令單位縮小1000倍后戴卜，可獲得更高的加工精度，可使電機運行得更平穩(wěn)琢岩。電機運行的平穩(wěn)使得一些機床能夠在床身振動不加大的前提下，以更高的加速度運行师脂。3. 鐘形曲線加速/減速也稱作為S曲線加速/減速担孔，或爬行控制。與使用直線加速方式相比吃警，這種方式可使機床獲得更好的加速效果糕篇。與其它加速方式相比，也包括直線方式和指數方式酌心，采用鐘形曲線方式可獲得更小的定位誤差拌消。4. 待加工軌跡監(jiān)控這一技術已被廣泛使用，該技術具有眾多性能差異安券，使其在低檔控制系統(tǒng)中的工作方式與高檔控制系統(tǒng)中的工作方式得以區(qū)別開來墩崩。總的來講侯勉， CNC就是通過加工軌跡監(jiān)控來實現對程序的預處理鹦筹，以此來確保能獲得更優(yōu)異的加速/減速控制。根據不同的CNC的性能以睦，待加工軌跡監(jiān)控所需的程序塊數量從兩個到上百個不等泌醋，這主要取決于零件程序的最短加工時間和加速/減速的時間常數。一般而言滤钠，要想滿足加工要求赌拒，至少需要十五個待加工軌跡監(jiān)控程序塊。5. 數字伺服控制數字伺服系統(tǒng)的發(fā)展如此迅速祠裸，以至于大多數機床制造商都選擇該系統(tǒng)作為機床的伺服控制系統(tǒng)贵郎。使用該系統(tǒng)后，CNC能夠更及時地控制伺服系統(tǒng)眶昵，而且CNC對機床的控制也變得更精確因饥。數字伺服系統(tǒng)的作用如下：1) 將提高電流環(huán)路的采樣速度，再加上電流環(huán)控制的改善溯童，從而降低電機溫升请立。這樣脉织，不僅可以延長電機的壽命，還可以減少傳遞到滾珠絲杠的熱量捐憔，從而提高絲杠的精度篙耗。除此之外，采樣速度的加快還可以提高速度回路的增益宪赶，這些都有助于提高機床的整體性能宗弯。2) 由于許多新的CNC使用高速序列與伺服回路相連，因此通過通訊鏈路搂妻，CNC可獲得更多的電機和驅動裝置的工作信息蒙保。這可提高機床的維護性能。3) 連續(xù)的位置反饋允許在高速進給的情況下進行高精度的加工欲主。CNC運算速度的加快使得位置反饋的速率成為制約機床運行速度的瓶頸邓厕。在傳統(tǒng)的反饋方式中，隨著CNC和電子設備的外部編碼器的采樣速度的變化扁瓢，反饋速度受到信號類型的制約详恼。采用串行反饋，這一問題將得到很好的解決引几。即使機床以很高的速度運行昧互，也可達到精密的反饋精度。6. 直線電機近幾年來伟桅，直線電機的工作性能和歡迎度有了顯著的提高机凭，所以很多加工中心采用了這一裝置。至今窖升，Fanuc公司至少已經安裝了1000臺直線電機飘含。GE Fanuc的一些先進技術使得機床上的直線電機的最大輸出力為15,500N，最大加速度為30g几垃。另一些先進技術的應用使機床的尺寸得以減小鼓笨，重量得以減輕，冷卻效率大為提高劈狼。所有這些技術上的進步使直線電機在與旋轉電機相比時锰胀，優(yōu)勢更強：更高的加/減速率；更準確的定位控制艺崔，更高的剛度涣疑；更高的可靠性；內部的動態(tài)制動藕壹。外部附加特性：開放式CNC系統(tǒng)采用開放式 CNC系統(tǒng)的機床發(fā)展非常迅速诞嗦。目前可供選擇的通訊系統(tǒng)的通訊速度都較高，因而出現多種類型的開放式CNC結構椿访。絕大多數的開放式系統(tǒng)將標準的PC機的開放性與傳統(tǒng)CNC的功能相結合乌企。這樣做最大的好處在于：即使機床的硬件已經過時虑润，開放式的CNC仍然允許其性能隨現有技術和加工要求改變。借助于其它軟件加酵，還可以向開放式CNC中添加其它功能拳喻。這些性能可以是與模具加工密切相關的，也可以是與模具加工關系不大的猪腕。通常情況下冗澈，模具車間使用的開放式CNC系統(tǒng)具有以下這些常用的功能選擇：價格低廉的網絡通訊；以太網陋葡；自適應控制功能亚亲；可供連接條形碼閱讀器、刀具序列號閱讀器和/或托盤序列號系統(tǒng)的接口腐缤；保存和編輯大量零件程序的功能捌归；存儲程序控制信息的采集；文件處理功能柴梆；CAD/CAM技術的集成和車間規(guī)劃；通用的操作界面终惑。最后一點極為重要沸根。因為模具加工對操作簡單的CNC 的需求越來越大。

在這個概念中诊拦，最重要就是不同的CNC具有相同的操作界面瘟百。就一般情況而言，不同機床的操作人員必須分開培訓霹糜，因為不同類型的機床掺变，以及不同制造商生產的機床使用的CNC界面都不相同。開放式CNC系統(tǒng)為整個車間使用同一個CNC控制界面創(chuàng)造了機會〈敬郏現在帆骗，機床的所有者即使不懂C語言，也可以為CNC操作設計自己的界面了些援。此外的席，開放式系統(tǒng)的控制器允許根據個人的需要，設定不同的機器運轉方式准徘。這樣操作者赁至、編程人員和維修者可按自己的要求進行設置。在使用時洛退，屏幕上只出現他們需要的特定信息瓣俯。采用這樣的方式可減少不必要的頁面顯示，有助于簡化CNC操作兵怯。五軸加工在制造復雜模具的過程中彩匕，五軸加工的應用變得越來越廣腔剂。使用五軸加工，可以減少加工一個零件所需的工裝或/和機床的數量推掸，加工過程所需的設備數量將被減至最低桶蝎，與此同時也降低了總的加工時間。CNC的功能越來越強谅畅，這使得CNC制造商能夠提供更多的五軸特性登渣。從前只有高檔CNC才具備的功能，如今也被用在中檔產品上毡泻。對于那些從未使用過五軸加工技術的廠家而言胜茧，這些特性的應用使得五軸加工變得更簡單。

將目前的CNC技術用于五軸加工仇味，使得五軸加工具備以下優(yōu)勢：減少專用工具的需求呻顽；允許在完成零件程序后再設定刀具的偏置；支持通用程序的設計区为，這樣經過后處理的程序可以在不同機床之間互換使用喇纬；提高精加工的質量；可用于不同結構的機床嫂衅，這樣就不必在程序中說明是主軸還是工件在繞中心點轉動凯书。因為這將由CNC 的參數來解決。我們可以用球形銑刀的補償的例子來說明為何五軸特別適用于模具加工灌龄。在零件和刀具繞中樞軸旋轉時咬恨，為了準確地補償球形銑刀的偏置，CNC必須能夠在X文鸽、Y邀漩、Z三個方向動態(tài)地調整刀具的補償量。保證刀具切觸點的連續(xù)纹词，有利于提高精加工的質量绿踱。此外，五軸CNC的用途還表現在：與繞主軸旋轉刀具相關的特性残匈，與繞主軸旋轉零件相關的特性陋住，以及允許操作者采用手動方式改變刀具矢量的特性。當采用刀具的中軸線作為回轉軸線時墨闲，原來Z軸方向的刀具長度偏置將被分成X今妄、Y、Z三個方向的分量鸳碧。另外盾鳞，原來X、Y軸方向的工具直徑偏置也被分為X、Y腾仅、Z軸三個方向的分量乒裆。 由于在切削工程中，刀具可以沿旋轉軸方向做進給運動推励，所有這些偏置必須動態(tài)更新鹤耍，以便說明連續(xù)變化的刀具的方位。CNC另一項被稱為“刀具中心點編程”的特性验辞，允許編程人員定義刀具的路徑和中心點速度稿黄，CNC通過旋轉軸和直線軸方向的命令來保證刀具按照程序運動。這一特性使得刀具的中心點不再隨刀具的變化而變化跌造，這也意味著：在五軸加工中可以象三軸加工一樣直接輸入刀具的偏置睡谒，還可以通過再一次后置程序來說明刀具長度的改變。這種通過使主軸旋轉來實現轉軸的運動特性簡化了刀具的編程后置處理尾丑。利用同樣的功能榆墅，使工件繞中樞軸旋，機床也可以獲得旋轉運動熔淘。新研制的CNC能夠通過動態(tài)地調整固定偏置和旋轉坐標軸來配合零件的運動榨未。當操作人員采用手動方式來實現機床的慢速進給時，CNC系統(tǒng)同樣起著重要的作用饼痘。新研制的CNC系統(tǒng)同樣允許軸沿著刀具向量的方向緩慢進給收谭，在沒有刀尖位置變化的前提下，還允許改變刀尖向量的方向(參看上面的插圖)臊链。這些特性使得操作人員在使用五軸加工機床的過程中楚瘾，能夠很容易地使用目前在模具業(yè)廣泛使用的3+2編程法苇均。然而侄掠，隨著新的五軸加工功能的逐漸發(fā)展和這種功能逐浙被接受，真正的五軸模具加工機床可能會更普遍溯鱼。

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