有谁能解释一下数控系统的编程标准STEP-NC

数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(IT)与制造技术(MT)结合发展的结果。最近20年来，信息技术的急剧发展大大激发和增加了制造系统的上层智能功能；下一个20年，智能将延伸到工厂的车间底层，控制器将具有更高性能和更多功能；由于控制器的柔性，单台机床将变得更加灵活和精巧；可以广泛地进行通信；方便地进行集成和重构；对过程进行测量，预示结果，诊断故障，避免事故；并按照科学的模式进行加工，达到最佳的生产效率。下面是一些关于控制器最新的发展情况。

1．CNC控制器的性能进一步提高、具有更多功能

(1)多坐标、多系统控制

比如FANUC最新的高档控制器11S30i—MODEL A系统，最大控制系统数为10个系统(通道)，最多轴数和最大主轴配置数为40轴，其中进给轴32轴，主轴为8轴，最大同时控制轴数为24轴／系统。最大PMC系统为3个系统。最大I／O点数为4096点／4096点，PMC基本命令速度为25ns。最大可预读程序段：1000段。这是当前世界配置最高的数控系统。由于具有多轴多系统配置，因此特别适合大型自动机床，复合机床，多头机床等的需要。

(2)高精、高速加工功能

这是CNC系统最重要的功能，由于有了这个功能，使制造技术(MT)大大地向前发展了。数控机床采用计算机控制，可以保证加工的零件具有很高的精度重复性。但为了得到一定的功能，输入控制器的信号要经过一系列处理，不可避免地要失真、延时。因此在高速加工时，要保持高的加工精度就要采取一定的措施减少失真、延时。高精、高速的加工，除了机械设计和制造要保证能实现目标外，对CNC系统的要求主要是处理速度快、控制精度高。采用前馈控制，以补偿由于伺服滞后所产生的误差，提高加工精度。适当控制进给率和采用恰当的加减速曲线可以减少加减速滞后所产生的误差。“前瞻”控制在程序执行前对运动数据进行计算、处理和多段缓冲，从而控制刀具按高速运动，而且误差很小。对于机床平滑运行的高精度轮廓控制，采用对指令形式的实时识别，可以最佳地控制速度、加速度和加加速度，因而使加工总是保持在最佳状态。为了防止扰动，开发数字滤波器的技术，以消除机械的谐振，提高伺服系统的位置增益。高精进给和主轴的伺服系统对高速、高精和高效十分重要。目前主要从以下几方面提高其性能。减少电机和驱动器以及控制单元的大小，提高编码器的分辨率；直线移动轴可以来用直线伺服电机驱动；减少机械传动链，提高刚度，提高精度。当主轴电机采用同步电机时，它非常适用于齿轮机床的系统，齿轮机床有时需要很低的主轴速度，但精度很高。

比如，FANUC伺服电机的设计体积小，采用高增益控制，伺服电机是无齿槽效应的电机，带有1．6xlo’脉冲／转分辨率的编码器。伺服控制采用交流数字伺服控制，具有很高电流检测精度，采用相应的硬件，可以产生所谓“纳米控制”，也就是在系统检测分辨率为1岭m时，插补分辨率可以达到1nm；它使在CNC内部的计算误差最小化，每次内部计算以纳米或更小的单位，大大提高了加工的质量。对于控制直线电机，设计数字滤波器以避免直接驱动机械带来的多点谐振特性，联合这些功能，机床刀具的运动就可以准确地按照着指令执行。对于加工具有自由曲面的模具，会在程序段之间出现条纹，为了解决这个问题，FANUC开发了“纳米平滑”功能，圆整CNC指令的公差，以“纳米”为单位评估原始曲线，并对其进行NURBS插补。这些性能满足了机床“高速高精”以及“低速高精”的要求。

(3)轴加工和复杂加工功能

由于5轴加工工艺合理，相对于3维曲面加工，它可以充分利用刀具的最佳几何形状进行切削，在复杂形状的高速高精加工中可以提高效率，提高光洁度。因此得到越来越广泛的应用。5轴加工的机械其配置主要有刀具旋转方式、工作台旋转方式和这两种的混合方式。因此5轴加工功能要能满足各种配置的要求。根据5轴加工的特点，把它们，比如TCP(刀具中心控制)，刀具半径补偿等功能，应用到不同机械配置的5轴加工机床。

(4)数控复台功能

为了提高生产率，数控复合加工机床的开发和制造已变成数控机床的一种发展趋势。复合加工机床是指在同一机械上可以进行多种工艺的加工，如在一台机床上可以进行车加工、铣加工、锤加工等，比如，一个圆柱体要进行圆柱表面的车削、锤子L、还要求在圆柱面上铣沟槽，这些加工都要求在同一台数控机床上完成。这样就能大大提高生产率。因此，对于数控复合机床，百先需要增加可以用于进行复合加工功能的控制系统，比如铣床需要增加螺锥线功能、螺旋线功能、3维圆弧功能、刀具中心点控制等，另外，刀具补偿功能也需要既有车加工又有铣加工的功能。除此以外，这种机床还经常需要高速加工。

(5)进网通信功能

为了通过PC或数控系统本身对多台机床进行集中监控和管理，系统需要通过网络进行通信。以便传递程序，监控加工状态。除此以外，网络功能还可以传送维修数据，对系统进行远程控制、 *** 作和诊断；传送CAD／CAM数据。CNC具有现场通信网络功能，就可以在CNC与伺服装置之间，CNC与I／o控制之间传递控制、监控和诊断数据。目前主要采用以太网以及现场总线。随着技术的发展，应用无线技术也已经出现。无线技术可以使信息到达几乎是任何地方。

(6)高可靠性和安全性功能

CNC系统与数控机床一起，工作在底层车间，经受恶劣的环境，如：温度，湿度，振动，油雾，粉尘的影响，同时又要求连续工作；因此对可靠性要求特别高，除了可靠性设计、制造工艺等措施外，现代数控系统的可靠性主要采取以下措施：①采用光纤，减少电缆连接，比如FANUC的数控系统通过光纤连接CNC和伺服放大器，以串行高速的方式从CNC到多个伺服放大器传递大量的数据。②采用纠错码(ECC：EnorCorrecting Code)传送数据，随着软件高速处理大量数据，也要求对微处理器、存储器和LSI的处理速度大大提高。由于这些安装在CNC的印刷板上的高速电子元器件进行高速读、写和传递数据时，由IC驱动的信号波形变为滞后，在这样的状况下，不采用模拟电路处理的方法时，导致不能正确地传递数字信号。另外，在最新电子元件低压供电时，降低了电路低抗噪音的运行范围。为此，CNC电路将采取更先进的纠错码传递数据。ECC是一种领前的高可靠性技术，通过把ECC加到数据上以传送各种不同型式的数据，使系统更可靠。②采用双检安全(Dual Check Sa缸y)措施。“双检安全”与欧洲安全标准(EN954—1)一致。它的原理是在CNC内嵌人多个处理器冗余地监控伺服电机和主轴电机以及与安全相关的I／0信号并使用急停与相关的I／0电路使系统安全地运行和停止。

2．控制器的开放

当出现NC机床以后，制造厂家就希望能打开NC系统这个黑盒子，部分或全部地代替机床设计师和 *** 作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和 *** 作技能放进NC系统，同时也希望它具有图形交互、诊断等功能。这就需要商用的数控系统具有友好的人机界面和提供给用户的开发平台。要求NC控制器透明以使机床制造商和最终用户可以自由地执行自己的思想。于是产生了开放结构的数控系统。

IEEE“开放系统技术委员会”定义“开放结构”为：“开放系统所执行的应用可以运行在多家制造者不同的平台；并可以与其他系统的应用具有互 *** 作性，且呈现与用户交互协同(1EEElo03．0)。”也可以用下列的性能指标评估控制器的开放性。比如应用模块为AM：①移植性：在保持应用模块(AM)的功能下，不需任何变化就可以应用到不同的平台。②扩展性：不同的AM能运行在一个平台而不出现冲突。③互 *** 作性：AM在一起工作时表现为相互协同，可以根据定义相互交换数据。④缩放性：按照用户的需要，AM的功能、性能和硬件的规模可以伸缩。

开放结构的控制器(oAC)使控制器销售商、机床制造商和最终用户可以从柔性和敏捷生产中获得较大利益。其主要目标是在标准化环境下采用开放的接口使 *** 作方便，成本降低和柔性增加。这样的系统能力被广泛接受。软件可以重复使用，用户可以按照给定的配置设计他们的控制器。

控制系统的开放体系结构由于考虑到对实时和可靠性要求很严格，因此是高度复杂的系统。其特点是基于PC，相互链接的关键结构为系统组件和接口，系统组件由软件模块和硬件模块所组成。在开放系统中，各个组件和接口还可以在制造过程中实现增加智能的优点。对于控制的复杂性，这些系统的硬件和软件是基本的工具。控制的接口可以分成两组：内部和外部的接口。

①外部接口：这些接口连接系统和监控单元以及子单元、用户。它们可以分为编程接口和通信接口。NC与PI‘C编程接口采用国家或国际标准，如RS一274、DIN66025、或IEC6l131—3。通讯接口也强烈地受标准的影响。现场总线系统，如SERCOS，P凹肋us或Device Net用作驱动和I／O的接口。I，AN(局网LocalArea Network)网络主要基于以太网和TCP／IP与监控系统连系的接口。

②内部接口：用于组件间的互相作用和数据交换，以形成控制系统的核心。在这方面，一个重要的性能是支持实时机构。为了得到可重构和白适应的控制，控制系统的内部结构基于平台的概念。由于软件组件中无法知道专用硬件的详情，因而主要的目标是建立一个可定义的但是在软件组件间进行柔性的通讯方法。应用编程接口(APl)保证了这些需要。控制系统的全部功能被分为几个包，模块化的软件组件通过被定义的API互相作用。

根据1999年美国机器人工业论坛的资料，当年美国机器人全部装机的系统是机器人本身价值的3—5倍，也就是如果有lo亿美元机器人的市场，等于增加20到40亿美元的附加值，如果其中25％归因于软件集成的原因引起的，再认为如果通过标准化的开发和应用，采用开放体系结构的控制器使其中降低50％；那么在采用开放控制器后，每年潜在的价值就可以节省2亿5千万到5亿美元。

目前，开放的数控系统结构主要有3种形式：

①基于PC的CNC系统，这种系统以PC机为平台，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电机的运动。这类系统有时也称为Soft NC，这样的系统容易做到全方位开放。

②PC嵌入式：这种系统的基本结构为：CNC十PC主板，即把一块CNC板插入传统的PC机器中，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制，或且CNC作为数控功能运行，而PC板作为用户的人机接口平台。

③PC十CNC：目前主流NC系统生产厂家认为NC系统最主要的性能是可靠性，像PC机存在的死机现象是不允许的。而系统功能首先追求的仍然是高精高速的加工。加上这些厂家长期已经生产大量的NC系统；体系结构的变化会对他们原系统的维修服务和可靠性产生不良的影响。因此不把开放结构作为主要的产品，仍然大量生产原结构的NC系统。为了增加开放性，主流NC系统生产厂家往往在不变化原系统基本结构的基础上增加一块PC板，提供键盘使用户能把PC和CNC联系在一起，大大提高了人机界面的功能，比较典型的如FANUC的150i／160i／180i／210j系统。有些厂家也把这种装置称为融合系统(fusion system)。由于它工作可靠，界面开放，越来越受到机床制造商的欢迎。成为NC技术的发展。

3．STEP-NC

它基于STEP，并把STEP扩展到NC，形成“STEP—NC”。开发和推广这个标准的首要目的是实现不同的CAx系统通过标准的个性文件来进行数据交换。当前，企业之间的专业分工趋向越来越明显。一个汽车总装厂往往有好几百个零部件供应商，这些企业可能采用不同的CAD系统，数据交换的工作量非常大。采用CAD系统之间点对点的交换方式是不可取的。只有通过一种统计表的方式来表达数据，统计表的文件格式来输入和输出数据才有可能实现大量的数据交换。STEP体系结构可归纳为采用ExPRESS的语言(ExPRESS是一种信息建模语言)，具有三层结构(应用层、逻辑层、物理层)。也可以认为STEP的核心是一个工程定义的数据库，这些定义可以组成不同的应用协议，引1用于各产业需要的产品模块。数据库包括几何、拓扑、公差、关系、属性、装配、配置和其他的特性。而新的产品模块在需要增加时可以不断加入。

“CNC控制器的数据模型”(以下称STEP—NC)是NC的数据从CAM到CNC的数据模型，它解决现行的NC程序缺乏通用性及移植性的问题。使“STEP—NC”产品模型数据用作直接机床的输人已经发展成具有实际的意义。这种“STEP—NC”是无G和M代码，无后置处理的NC。ISol4649标准的目标为：(1)改进CAD／CAM系统与CNC控制器间的联接；保证“STEP—NC”能在CAD／CAM之间传递数据。不是采用刀具的运动，而是采用工作步骤面向对象的概念，以改进IS06893的缺点。工作步骤相应于高级特征和过程的参数。CNC可以对工作步骤解析为坐标的运动和刀具的动作。(2)数据模块必须包括所有的复杂级别(从加工时指令的CAD几何数据到带离散值的简单轴运动)。(3)NC程序设想可以放在新开发的CNC控制器上，但是它也可能放在分离的支持和改进现有NC控制器的高级系统上(包括各种网络)。(4)对于NC程序的新标准将提供机床 *** 作者更多的柔性、功能、统计表的编程定义和相关控制和几何过程的修正。(5)新标准允许MTB的 *** 作者由于他的专用机床和技术而执行专门的功能。(6)对于最终用户新的标准提供统一的编程，更快、更廉价的程序准备和由于统一的编程格式导致的低成本。(7)较少的后置处理而且更标准化。在NC编程级，CAD／CAM系统和NC系统之间的数据交换将更方便。

3D Max是一种三维建模和动画软件，它通常用于制作动画、游戏、建筑和产品设计等领域。而NC是一种数控机床的控制程序，用于实现机床的自动加工 *** 作。如果您需要将3D Max文件转换为NC程序，您需要进行以下步骤：

将3D Max文件导出为STL文件格式。在3D Max中，您可以使用“文件”菜单中的“导出”选项将3D模型保存为STL文件格式。STL是一种标准的三维模型文件格式，通常用于3D打印和CAM（计算机辅助制造）软件中。

使用CAM软件打开STL文件。您需要使用CAM软件（例如Mastercam、CATIA、PowerMill等）打开STL文件，并将其转换为NC程序。CAM软件可以将STL文件中的三维模型转换为机床控制代码，以实现机床的自动加工 *** 作。

进行NC程序的后处理。在CAM软件中，您需要进行NC程序的后处理，以生成适合特定机床的机床控制代码。后处理包括指定刀具、切削参数、刀具路径、加工顺序等 *** 作，以确保NC程序可以准确地实现加工 *** 作。

需要注意的是，将3D Max文件转换为NC程序需要一定的技术和 *** 作经验。如果您不熟悉CAM软件和NC程序的 *** 作，建议向专业的数控加工服务提供商咨询并委托其进行转换 *** 作。

1、CNC即计算机数控系统（Computerized Numerical Control）的缩写，它是在硬线数控（NC）系统的基础上发展起来的，由一台计算机完成早期NC机床数控装置的所有功能，并用存贮器实现了零件加工程序的存贮。

2、新一代的CNC系统，大都是采用软件来实现数控系统的绝大部分功能。要增加或更新系统功能时，则只需要更换控制软件即可，因此CNC系统较之NC系统具有更好的通用性和灵活性。

NC

(Numerical Control,数字控制,简称数控),指用离散的数字信息控制机械等装置的运行，只能由 *** 作者自己

CNC

CNC技术应用

CNC技术的发展相当迅速，这大大提高了模具加工的生产率，其中运算速度更快捷的CPU是CNC技术发展的核心。CPU的改进不仅仅是运算速度的提高，而且速度本身也涉及到了其它方面CNC技术的改进。正因为近几年CNC技术发生了如此大的变化，才值得我们对当前CNC技术在模具制造业的应用情况作一个综述。

程序块处理时间及其它由于CPU处理速度的提高，以及CNC制造商将高速度CPU应用到高度集成化的CNC系统中， CNC的性能有了显著的改善。反应更快、更灵敏的系统实现的不仅仅是更高的程序处理速度。事实上，一个能够以相当高的速度处理零件加工程序的系统在运行过程中也有可能象一个低速处理系统，因为即使是功能完备的CNC系统也存在着一些潜在的问题，这些问题有可能成为限制加工速度的瓶颈。

目前大多数模具厂都意识到高速加工需要的不仅仅是较短的加工程序处理时间。在很多方面，这种情况和赛车的驾驶很相似。速度最快的赛车就一定能赢得比赛吗？即使是一个偶尔才观看车赛的观众都知道除速度以外，还有许多因素影响着比赛的结果。

首先，车手对于赛道的了解程度很重要：他必须知道何处有急转弯，以便能恰如其分地减速，从而安全高效地通过弯道。在采用高进给速度加工模具的过程中，CNC中的待加工轨迹监控技术可预先获取锐曲线出现的信息，这一功能起着同样的作用。

同样的，车手对其他车手动作以及不可确定因素的反应灵敏程度与CNC中的伺服反馈的次数类似。CNC中伺服反馈主要包括位置反馈、速度反馈和电流反馈。

当车手驾车绕赛道行驶时，动作的连贯性，能否熟练地刹车、加速等对车手的临场表现有着非常重要的影响。同样地，CNC系统的钟形加速/减速和待加工轨迹监控功能利用缓慢加速/减速来代替突然变速，以保证机床的平稳加速。

除此以外，赛车和CNC系统还有其它相似的地方。赛车发动机的功率类似于CNC的驱动装置和电机，赛车的重量可以和机床中运动构件的重量相提并论，赛车的刚度和强度则类似于机床的强度和刚度。CNC修正特定路径误差的能力与车手具备的将赛车控制在车道内的能力极其相似。

另一个与目前CNC相似的情况是，那些速度不是最快的赛车往往需要技术全面的车手。过去只有高档的CNC才能在高速切削的同时保证较高的加工精度。如今，中、低档的CNC所具备的功能也有可能令人满意地完成工作。虽然高档CNC具备目前所能获得的最佳性能，但也存在着这种可能，即你所使用的低档CNC具有与同类产品中高档CNC一样的加工特性。过去，限制模具加工最高进给速度的因素是CNC，今天则是机床的机械结构。在机床已处于性能极限的情况下，更好的CNC也不会使性能再提高。

CNC系统的内在特性

以下是目前模具加工过程中的一些基本的CNC特性：

1 曲线曲面的非均匀有理B样条(NURBS)插补

该项技术采用沿曲线插补的方式，而不是采用一系列短直线来拟合曲线。这一技术的应用已经相当普遍。许多模具行业目前使用的CAM软件都提供了一个选项，即生成NURBS插补格式的零件程序。同时，功能强大的CNC还提供了五轴插补功能以及与此相关的特性。这些性能提高了表面精加工的质量，改善了电机运行的平稳度，提高了切削速度，并使零件加工程序更小。

2 更小的指令单位

大多数的CNC系统向机床主轴传递运动和定位指令的单位不小于1微米。在充分利用CPU处理能力提高这一优势后，一些CNC系统的最小指令单位甚至可达到1纳米(0000001mm)。在指令单位缩小1000倍后，可获得更高的加工精度，可使电机运行得更平稳。电机运行的平稳使得一些机床能够在床身振动不加大的前提下，以更高的加速度运行。

3 钟形曲线加速/减速

也称作为S曲线加速/减速，或爬行控制。与使用直线加速方式相比，这种方式可使机床获得更好的加速效果。与其它加速方式相比，也包括直线方式和指数方式，采用钟形曲线方式可获得更小的定位误差。

4 待加工轨迹监控

这一技术已被广泛使用，该技术具有众多性能差异，使其在低档控制系统中的工作方式与高档控制系统中的工作方式得以区别开来。总的来讲， CNC就是通过加工轨迹监控来实现对程序的预处理，以此来确保能获得更优异的加速/减速控制。根据不同的CNC的性能，待加工轨迹监控所需的程序块数量从两个到上百个不等，这主要取决于零件程序的最短加工时间和加速/减速的时间常数。一般而言，要想满足加工要求，至少需要十五个待加工轨迹监控程序块。

5 数字伺服控制

数字伺服系统的发展如此迅速，以至于大多数机床制造商都选择该系统作为机床的伺服控制系统。使用该系统后，CNC能够更及时地控制伺服系统，而且CNC对机床的控制也变得更精确。

数字伺服系统的作用如下：

1) 将提高电流环路的采样速度，再加上电流环控制的改善，从而降低电机温升。这样，不仅可以延长电机的寿命，还可以减少传递到滚珠丝杠的热量，从而提高丝杠的精度。除此之外，采样速度的加快还可以提高速度回路的增益，这些都有助于提高机床的整体性能。

2) 由于许多新的CNC使用高速序列与伺服回路相连，因此通过通讯链路，CNC可获得更多的电机和驱动装置的工作信息。这可提高机床的维护性能。

3) 连续的位置反馈允许在高速进给的情况下进行高精度的加工。CNC运算速度的加快使得位置反馈的速率成为制约机床运行速度的瓶颈。在传统的反馈方式中，随着CNC和电子设备的外部编码器的采样速度的变化，反馈速度受到信号类型的制约。采用串行反馈，这一问题将得到很好的解决。即使机床以很高的速度运行，也可达到精密的反馈精度。

6 直线电机

近几年来，直线电机的工作性能和欢迎度有了显著的提高，所以很多加工中心采用了这一装置。至今，Fanuc公司至少已经安装了1000台直线电机。GE Fanuc的一些先进技术使得机床上的直线电机的最大输出力为15,500N，最大加速度为30g。另一些先进技术的应用使机床的尺寸得以减小，重量得以减轻，冷却效率大为提高。所有这些技术上的进步使直线电机在与旋转电机相比时，优势更强：更高的加/减速率；更准确的定位控制，更高的刚度；更高的可靠性；内部的动态制动。

外部附加特性：开放式CNC系统

采用开放式 CNC系统的机床发展非常迅速。目前可供选择的通讯系统的通讯速度都较高，因而出现多种类型的开放式CNC结构。绝大多数的开放式系统将标准的PC机的开放性与传统CNC的功能相结合。这样做最大的好处在于：即使机床的硬件已经过时，开放式的CNC仍然允许其性能随现有技术和加工要求改变。借助于其它软件，还可以向开放式CNC中添加其它功能。这些性能可以是与模具加工密切相关的，也可以是与模具加工关系不大的。通常情况下，模具车间使用的开放式CNC系统具有以下这些常用的功能选择：

价格低廉的网络通讯；

以太网；

自适应控制功能；

可供连接条形码阅读器、刀具序列号阅读器和/或托盘序列号系统的接口；

保存和编辑大量零件程序的功能；

存储程序控制信息的采集；

文件处理功能；

CAD/CAM技术的集成和车间规划；

通用的 *** 作界面。

最后一点极为重要。因为模具加工对 *** 作简单的CNC 的需求越来越大。在这个概念中，最重要就是不同的CNC具有相同的 *** 作界面。就一般情况而言，不同机床的 *** 作人员必须分开培训，因为不同类型的机床，以及不同制造商生产的机床使用的CNC界面都不相同。开放式CNC系统为整个车间使用同一个CNC控制界面创造了机会。

现在，机床的所有者即使不懂C语言，也可以为CNC *** 作设计自己的界面了。此外，开放式系统的控制器允许根据个人的需要，设定不同的机器运转方式。这样 *** 作者、编程人员和维修者可按自己的要求进行设置。在使用时，屏幕上只出现他们需要的特定信息。采用这样的方式可减少不必要的页面显示，有助于简化CNC *** 作。

五轴加工

在制造复杂模具的过程中，五轴加工的应用变得越来越广。使用五轴加工，可以减少加工一个零件所需的工装或/和机床的数量，加工过程所需的设备数量将被减至最低，与此同时也降低了总的加工时间。CNC的功能越来越强，这使得CNC制造商能够提供更多的五轴特性。

从前只有高档CNC才具备的功能，如今也被用在中档产品上。对于那些从未使用过五轴加工技术的厂家而言，这些特性的应用使得五轴加工变得更简单。将目前的CNC技术用于五轴加工，使得五轴加工具备以下优势：

减少专用工具的需求；

允许在完成零件程序后再设定刀具的偏置；

支持通用程序的设计，这样经过后处理的程序可以在不同机床之间互换使用；

提高精加工的质量；

可用于不同结构的机床，这样就不必在程序中说明是主轴还是工件在绕中心点转动。因为这将由CNC 的参数来解决。

我们可以用球形铣刀的补偿的例子来说明为何五轴特别适用于模具加工。在零件和刀具绕中枢轴旋转时，为了准确地补偿球形铣刀的偏置，CNC必须能够在X、Y、Z三个方向动态地调整刀具的补偿量。保证刀具切触点的连续，有利于提高精加工的质量。

此外，五轴CNC的用途还表现在：与绕主轴旋转刀具相关的特性，与绕主轴旋转零件相关的特性，以及允许 *** 作者采用手动方式改变刀具矢量的特性。

当采用刀具的中轴线作为回转轴线时，原来Z轴方向的刀具长度偏置将被分成X、Y、Z三个方向的分量。另外，原来X、Y轴方向的工具直径偏置也被分为X、Y、Z轴三个方向的分量。 由于在切削工程中，刀具可以沿旋转轴方向做进给运动，所有这些偏置必须动态更新，以便说明连续变化的刀具的方位。

CNC另一项被称为“刀具中心点编程”的特性，允许编程人员定义刀具的路径和中心点速度，CNC通过旋转轴和直线轴方向的命令来保证刀具按照程序运动。这一特性使得刀具的中心点不再随刀具的变化而变化，这也意味着：在五轴加工中可以象三轴加工一样直接输入刀具的偏置，还可以通过再一次后置程序来说明刀具长度的改变。这种通过使主轴旋转来实现转轴的运动特性简化了刀具的编程后置处理。

利用同样的功能，使工件绕中枢轴旋，机床也可以获得旋转运动。新研制的CNC能够通过动态地调整固定偏置和旋转坐标轴来配合零件的运动。当 *** 作人员采用手动方式来实现机床的慢速进给时，CNC系统同样起着重要的作用。新研制的CNC系统同样允许轴沿着刀具向量的方向缓慢进给，在没有刀尖位置变化的前提下，还允许改变刀尖向量的方向(参看上面的插图)。

这些特性使得 *** 作人员在使用五轴加工机床的过程中，能够很容易地使用目前在模具业广泛使用的3+2编程法。然而，随着新的五轴加工功能的逐渐发展和这种功能逐浙被接受，真正的五轴模具加工机床可能会更普遍

在PowerMILL生成刀具路径后，提供了两种后处理方法:NC程序和PM-Post后处理 21 NC程序

NC程序模块存在于PowerMILL浏览器中，如图1所示，没有工具栏也没有快捷图标，只能通过"NC程序"菜单和NC程序对象菜单进行参数设置。NC程序生成的主要步骤如下：

(1)右键单击产生的每个刀具路径，在d出的菜单、中选择"产生独立的NC程序";或者右键单击PowerMILL浏览器中的"NC程序"，在d出的菜单路径，在d出的菜单中选择"增加到NC程序"选项。

(2)右键单击生成的每个NC程序，在d出的菜单中选择"写人";或者右键单击Poirer112ILL浏览器中的"NC程序"，在d出的菜单中选择"全部写人"选项。 22 PM-Post后处理

PM-Post是Delcam提供的专用后处理模块，其后处理 *** 作步骤如下:

(1)在PowerMILL的"选项"中将NC程序输出文件类型改成"刀位"，输出后缀名为cut的刀具路径文件。

(2)启动PM-Post进人PostProcessor模块，如图2所示，分别添加NC程序格式选项文件Option files和第一步产生的刀具路径文件CLDATA Gles

(3)右键单击某个刀具路径文件，在d出的菜单中选择Process选项，实现该刀具路径文件的NC程序的输出。

可以看出，NC程序方法简单，当程序后处理设置为固定无需改动时，只需要选择相应的后处理选项文件，即可快速生成所需的NC程序代码。这种方法适用于单位设备固定统一，软件后处理对应性较强的情况。PM-Post方法不但可以生成所需的NC程序，还可以通过PM-Post中的Editor模块对NC程序格式选项文件进行设置，有利于生成更加简洁高效的NC程序代码。这种方法比较适合单位设备的种类型号较多，且自动数控编程由工艺组统一负责，然后再根据设备分配情况生成NC加工程序等场合。

3 PowerMILL后处理设置技巧

早期的PowerMILL后处理程序DuctPost以及其它数控编程软件提供的后处理程序大部分都是基于纯文本文档，用户可通过文本编辑器修改这些文件。该文件结构主要有注释、定义变量类型、定义使用格式、常量赋值、定义问题、字符串列表、自定义单节及系统问题等部分。最新的PowerMILL后处理程序PM-Post基于图形窗口和对话框，使后处理选项文件的设置变得直观、明了。 PM-Post的格式选项文件的修改在Editor模块中进行，如图3所示。 下面以Fanuc系统为例，给出常用后处理设置的方法:

为保留系统自带的Fanuc后处理文件，我们在修改前先将该文件另存为Fanuc

OMpmopt，并在此基础上进行修改。启动PM-Post，进人Editor模块，点击"Load Option file"快捷图标选中并加载Fanucpmopt后处理文件，然后另存为Fanuc OMpmopt。

后处理的实际应用中，经常需要修改或删除的部分主要有几方面:程序头的修改;程序尾的修改;刀具调用的修改;第四轴的开启与关闭;各种注释部分的删除;钻孔循环的定制;行号的设定与省略;新参数的设定等。 (1)程序头的修改。

选中任务树窗口中的"Fanuc OMpmopt Commands-Start Program"项，在右边图形窗口中，选中程序中不需要的部分，再点击上方的删除图标，可以删除该部分内容;如程序中默认的机床回参考点程序段"G91G28XOYOZO"，如在程序启动时不必首先回参考点，可删除该段内容。

(2)程序尾的修改。

在任务树窗口中的"Fanuc OMpmopt-Commands-Finish Program"项中可以定义程序尾部分的内容。默认的程序尾包含了"G91G28Z0"和"G28XOY0"机床回参考点选项，如不需要也可以删除。

(3)换刀程序段的修改。

选中任务树窗口中的"Fanuc OMpmopt -Commands-Tool Control-Load First Tool"项，可以通过选中图形窗口中的"M6"项，点击添加"BlockNumber"，使T指令和M6指令分行;同样可以使Change Tool项中的T指令和M6指令分行;如采用手动换刀，则NC程序中不需换刀程序，可右键点击"Load First Tool"和"Change Tool"，在快捷键中选中"Deactivate，以关闭换刀程序。

(4)第4轴的开启和关闭。

选中任务树窗口中的"Fanuc OMpmopt-Settings-Machine Kinematics"项，右边图形窗口中"KinematicModel"的选项，默认的"3-Axis"项则关闭第4轴;"4-Axis"项则打开第4轴，第4轴打开后，需对其方向、原点及行程范围等进行设置。

(5)各种注释部分的删除。

1、CNC：

CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称，是一种由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使机床执行规定好了的动作，通过刀具切削将毛坯料加工成半成品成品零件。数控加工智能逆向仿真系统Virtual CNC，是一套通过逆向后置处理器和虚拟机床来模拟实际CNC控制器和机床，并在电脑端进行检验CNC加工过程的软件。并且它根据机器、刀具、毛坯和夹具信息，来模拟加工CNC程序，并能鉴定加工过程中存在的错误。

2、NC：

用友NC6是用友NC产品的全新系列、是面向集团企业的世界级高端管理软件，目前NC基于8000家集团企业客户的实力，使其在同类产品市场占有率已经达到亚太第一，面向大型企业集团和成长中的集团企业的信息化需求，用友NC6的产品定位于大型企业管理与电子商务平台。他综合利用最新的互联网技术、云计算技术、移动应用技术等，通过构建大企业私有云来全面满足集团企业管理、全产业链管控和电子商务运营，为集团企业提供了一个全新的支持合规化应用需求和创新需求，以及个性化配置、集成、实施、运维、管理一体化的大型企业管理与电子商务平台，不断帮助集团企业创新管理模式，引领商业变革，实现长期发展目标。

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CNC与NC的区别：

1、柔性好

在进行硬线NC机床与CNC机床 *** 作的时候，往往能够明显的感觉两者之间的区别。其中，硬线NC机床的控制功能主要是靠硬件电路来实现的。因此，要想改变数控系统的加工控制功能，就必须重新建立一个新的线路。

但是CNC机床却不同，在进行擦做的时候，主要是通过软件的编写灵活性来改变的，只要在编写的时候增加数控机床的功能就能实现随后的 *** 作，具有较大的灵活性。

2、功能强

在进行 *** 作的时候，CNC机床主要是利用了计算机的高度计算处理能力，从而使得很多功能都变成现实，比如二次曲线插补运算、多轴联动、固定循环加工、坐标偏移以及图形显示和刀具补偿等功能。另外，CNC机床还可以使刀具在三维空间中能实现任意轨迹，完成复杂形而的加工过程。

但是相比之下，硬线NC机床装置只能进行简单的直线、圆弧插补计算，完成直线、圆弧的加工。并没有没那么多的功能供选择。

简单地说NCI是刀路，NC是处理出来的程序。

在MasterCAM系统中，刀位原文件以nci为扩展名，称为nci文件，nci文件是ASCII码文件，集中了加工所需的刀具信息、工艺信息及其它参数信息。

nci文件由若干个模块组成，按照生成NC程序的结构要求。可分成起始模块、工艺参数模块、运动模块和结束模块。每个模块由一至多个信息块组成，信息按两行排列，第一行是 *** 作行，用简单的数字表示 *** 作类型，如直线运动、圆弧运动、孔加工循环等；第二行是数据行，包含了定义 *** 作所需的信息。

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