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为CNC机床生成完美的NC程序是一件复杂的工作。编程人员的最终目标是编制出高效、快速、安全和准确无误的NC加工程序，在这个过程中有许多障碍，而且程序越复杂，出错的可能性就越大。幸运的是有了合适的刀具，编制出完美的NC程序还是能够实现的。
现在已有不同的NC程序检测技术可以用来帮助制造者确保零件加工的准确和安全。最基本的方式是直观地扫描NC数据，以发现明显的错误。但是这种方式不但纠错过程耗时，而且像加工刀具、零件和工装夹具间的碰撞在程序在CNC机床上运行之前是无法被发现的。
基于上述原因，常见的方式是在空载的机床上先切削实验部件，如木材、蜡、泡沫和塑料等。这种方式是被动而非主动地发现并修改NC程序错误的方式。在这个耗资又耗时的过程中，编程和加工人员必须经过“运行程序→发现错误→修改错误→再运行程序→再发现错误→再修改错误”的反复。每一次都要重新设置、运行和清除，但机床和加工刀具间危险碰撞的可能性仍然存在。
一、NC校验软件VERICUT
在今天这个数码时代，许许多多加工人员都尝到了NC校验软件技术的甜头，例如美国CGTech的产品VERICUT，它可用来在编程阶段校验加工程序的准确性，能够让编程人员对这个NC加工环境进行仿真。应用VERICUT，可对包括工装夹具在内的整个机床建模，它的易修改的控制程序库使得NC程序在仿真环境中的运行，完全模拟了在机床上的运行。
NC校验软件能够减少甚至省略在机床上进行人工的修正，这不仅节省了编程时间，更能使机床被解放出来完全用于加工产品。校验程序还可使返工、加工出废品和损坏加工刀具的可能性降到最低。计算机上的加工仿真是编程人员、加工人员和学生进行可视化训练的工具，预置数据的仿真还可以用来在加工前向操作人员和管理人员演示新的NC程序，同时，校验软件在没有CNC机床时也是很好的训练工具。
基于以上原因，CGTech开发了OptiPath模块，它以知识库为基础，使加工智能化。当切削刀具遇到更多的材料时，进给速度就会下降，而当要切削的材料减少时，进给速度就提高了。OptiPath模块能根据需要加工材料的多少，自动计算出适当的进给速度，并在不改变加工轨迹的前提下，提供合适的进给速度，如图1所示。 （图片）
图1 OptiPath模块的工作原理 二、 应用实例
Ultra Wheel 公司是美国加州一家专门为生产轮胎的公司。在近20年的经营中，所有的轮胎都是公司350名员工在26 000m2的车间里加工出来的。Ultra Wheel为客户提供从30～60cm的50多种型号的优质轮胎。
所有的设计和加工过程都经过优化，以确保产品从设计、生产、运送到销售30天内完成。产品投放市场的高效率是Ultra Wheel引以为荣的，这得益于应用最新的加工方式和刀具。Ultra Wheel的CNC程序员Steve Hetrick说：“Ultra Wheel公司的管理层一直都非常接受那些能够提高生产能力的新技术。”
在这种情况下，Hetrick开始寻找NC程序优化软件，他认为“我们有充裕的周转时间，但无论操作的效率多高，总还有提高的余地。”提高效率远比说起来难，尤其是已经不存在什么问题的时候。这时就需要找到那些虽然不是大问题、却影响效率的地方，当时间有限时，最好从NC加工路径开始找。
Ultra Wheel 公司决定应用OptiPath，VERICUT软件的NC程序优化模块。“该软件的应用非常适合我们的情况，”Hetrick说，“它比我们预计的还要好。”
第一件要优化的是加工高硬度钢（38-42HRC）轮胎铸模，如图2所示。NC程序经OptiPath的分析后，给适当的进给速度，立即可以看出差异。“刀具的运行更稳定，”Hetrick说，“零件的表面更加光滑，即使是用提高了的进给速度。”但最令人吃惊的是加工效率的提高，以前需要467min，现在节省了150min，大约32%。（图片） （图片）
图2 OptiPath模块在轮胎加工中的应用 Ultra Wheel 公司的机械师还发现了使用该软件的另一个优点，就是刀具的寿命延长了，他说：“我过去常常要中断程序更换刀具，现在则可以连续地运行更大的程序。”在很多情况下，表面的质量也有了显著的提高。
应用了OptiPath软件之后，Ultra Wheel 公司的利润增长是多少呢？“这个软件已经实现了它本身的价值。”Hetrick说，“举例来说，我们节约了34.62%的加工时间，仅仅这一项就使得利润增长了至少1300美元。”
下面再举一个Airbus UK公司的例子。由于空中客车的销售很好，对提高生产率的要求比以往任何时候都高，于是英国空中客车公司开始寻找最简单的解决方案。由于造型复杂（见图3），空中客车的肋材需要切削大量金属，OptiPath模块的应用使粗加工时间明显地缩短了。（图片） （图片） （图片）
图3 OptiPath模块在飞机肋材加工中的应用 三、 如何选择合适的NC校验解决方案
在选择NC校验软件时，重要的是确定它是否能够准确地将实际加工环境和过程进行仿真：要看它是否能进行多轴加工；是否支持多设置；是否能仿真形状复杂的刀具；是否能对工装夹具建模；是否能仿真特殊的M代码和G代码。
另外一点是要看NC校验软件是否还具有除简单的直观检查的以外的其他能力：要看它是否能进行准确深入的模型分析；是否能校验出部件上有余料；是否有升级的能力；能否对整个机床仿真以发现碰撞。仿真应与加工时的控制逻辑相同，这样在屏幕上看到的才能与车间里真实的情况一致。提高NC程序的进给速度可使加工更快、效率更高、损耗更低、产品更好，这是CNC机床提高效率和利润的最好方法之一，因此还要关注NC校验软件是否有优化NC程序的能力。
一些CAM系统本身具备校验功能，但这就像让学生给自己的试卷打分一样。内部校验检查的是内部的CAD/CAM数据，它们在上机床执行前往往已被转换多次了。外部校验系统则不仅能检查内部CAM文件，还能够校验G代码。NC校验软件能够校验不同CAM系统生成的程序，用同样的手段校验所有的NC程序，使编程人员能够对所用的各种CAM系统得到稳定的可靠的结果。
检测软件是最有价值的提高加工质量、效率和利润的工具之一。成功选型的关键就像Ultra Wheel公司一样，选择既能满足需要、又能扩展的软件产品。
11/6/2004
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