速度越快越准确

一切的关键在于准确。在模具制造过程中，制造bet188娱乐城模具时执行的每一项工作以及机器制造商或高速控制制造商完成的每一项任务都以精度为中心。寻找一种更好的方法来提高加工过程的精度是模具制造行业正在进行的任务之一。bet188娱乐城

当时，数控机床还在加工相对简单的二维形状，这些形状由手工编程的直线和弧线表示。以直线和弧线为主要实体，最终部分的精度由机器的精度和控制器遵循给定指令的能力控制——而不是数据。

然后出现了CAD/CAM系统，最初用于加快手工编程，以减少人为错误的数量。他们还在做二维图形。很快，CAD系统开始处理曲线和曲面。这是一场新的比赛，尤其是对凸轮这边来说。这不再是用完美的数学精度来抵消直线和弧线的简单问题。加工曲线和曲面所需要的刀具路径不能简单地用这些术语来定义。因此，他们做了次好的事情-他们使工具路径“大部分”准确或更精确，精确到指定的公差范围内。这相当于用一系列线性段来表示曲线，这在理论上接近完美的曲线。这些线段通常是基于弦的偏差(见图1)．

和弦弦是一条直线，它与弧线(或曲线)在两点相交。 弦的偏差弦偏差是弦与弧(或曲线)之间的最大距离。 使用弦偏差来控制线段的公差的好处之一是，您有一个一致的偏差。如果你简单地把一条曲线分成等长的线，随着曲率变得越来越大或越来越小，这些线与曲线的偏差就会发生变化。使用弦偏差也会导致比其他具有相似公差的线性化方法更小的数据集。

的问题

在这一点上，我们有了一个大致正确的数据集，但一个全新的问题出现了。第一个问题是一个用于切割长线条和弧线的控件无法有效地切割数千条小线条。由于块处理时间(BPT)太慢，它实际上会阻塞数据。这个问题表现为机床的口吃或摇晃——任何尝试在没有极快高速控制的机器上切割模具的人都知道这种行为是什么样子的bet188娱乐城(见图2)．

块处理时间(BPT) -一个控件读取一个代码块所需的时间，(例如:G1 X5.9876 Y3.9874 Z2.5467 F150.)理解该代码块，向伺服系统发送适当的指令，重置，并开始读取下一个代码块。 块加工时间(BMT) -机器物理移动到已编程代码块末尾所花费的时间。 要了解这些问题的原因，最好的方法是将它们视为块加工时间(BPT)和块加工时间(BMT)之间的关系。如果BMT比BPT长，那么一切都会顺利进行。如果BMT比BPT短，当机器到达给定指令的末尾，而控制人员还没有时间决定向伺服系统提供什么新指令时，就会出现问题。机器在等待下一条指令时必须暂停(也称为“伺服饥饿”)。这表现为口吃或颤抖，因为这个过程一遍又一遍地重复。 对于这个问题可以做些什么呢? 1.放慢进给速度。 通过减慢进给速度，机器需要更长的时间才能到达每个代码块的末尾。这使控件有更多的时间来完成处理每个块。最终，当你放慢进给速度时，BMT变得比BPT更长，机器运行更平稳。当然，这也意味着你在缓慢地加工。 2.增加每条指令的物理长度。 增加每个代码块的物理长度与减慢进给速度具有完全相同的影响——它会使到达当前代码块的结束所需的时间更长。这里的问题是，这通常意味着你要制作更长的线条来代表曲面，而更长的线条意味着更低的精度和更多的手工抛光。 3.降低BPT。 减少BPT只能通过用更新、更快的控件替换控件来实现。

CNC程序员学会了通过减缓进给速度或降低精确的刀具路径来缓解块加工时间问题——这两种方法都不是很好的解决方案。减慢进给速度导致了超长的加工时间，降低了刀具路径精度，增加了使零件达到可接受的光洁度所需的手工工作，更不用说制造精度更低的零件了!

最后，高速控制系统来拯救我们!高速控制的设计，以减少块处理时间到最低限度。随着块加工时间的缩短，CNC程序员可以自由地运行更高的进给速率，并以更小的线的形式制作更精确的文件来定义曲面。控件的块处理时间越短，加工速度就越快，数据就越准确。

过行程是指加工过程中偏离了刀具路径中的所需数据。换句话说，加工不准确。这是由于相对于零件的曲率移动太快造成的。这实际上只是一个基本的物理问题，它受到以下因素的控制: 1)方向变化率(曲率度)。 2)改变方向可用的力的大小。 3)你移动的质量。 简单地说，你可以把方向变化率看成曲率。如果你从圆的角度考虑，半径为1英寸的圆的曲率比半径为2英寸的圆的曲率小，而且在半径为1英寸的圆上方向变化的速度比在半径为2英寸的圆上快，另一方面，一条线没有方向变化。 第二个因素，力，是机器每个轴上的伺服驱动电机。它们对每个轴施加的力是有限的。更准确地说，每个轴都是一个线性轴，当谈到单个轴和伺服电机时，我们真正说的是“有多大的力可以加速或减速。”伺服电机越大，对给定质量的加速或减速就越快。 第三个因素是质量。这包括部分，在床式磨，表。值得注意的是，在大多数床型轧机上，一个轴移动两个床。这意味着其中一个轴要移动的质量更大。这通常是控制机床最大加减速的轴。 如果你坚持一个公式，它是旧的标准公式F = MA，其中力是伺服系统，质量是工作台和零件，加速度是相对于曲率，因为曲率越小，就需要更多的加速度(减速)来减速，以准确地切割曲线，而不离开编程的刀具路径。 关于这一切需要记住的是，在给定的机器上，三个因素中唯一变化的是曲率。机器总是有相同的伺服，它的运动质量大致相同。这意味着任何给定机器上的任何给定曲率都有特定的进给速率，这将准确地切割特定的曲率。 我们称之为“精确进给率”。精确进给速度在大曲率处快，在小曲率处慢。在直线上，机器可以快速准确地移动，但在突然的方向变化(尖角)，如果要完全准确，控制必须停止。

故事还不完整。随着高进给量机械加工能力的出现，出现了一个新的问题-超行程(见图3)．真正的高速控制通过改变相对于零件曲率的进给速率来限制过行程。他们根据高速控制与机床集成时进行的测试来做到这一点。该测试数据被合并到一个公式中，该公式将正确的进给速率与机床的物理性能相关联，以在曲率变化时保持指定的精度。

即使这种进给量控制也不足以保证加工过程的精度。下一个障碍是“前瞻”能力，以查看在刀具路径中需要加工的曲率，以及应该使用什么进给速率来控制精度。由于工具路径中有数千个小点，控件需要能够考虑当前位置之前许多块的需求。如果控制无法看到即将发生的事情，当它到达一个小曲率时，它可能运行得太快而无法放慢到“准确进给速率”。

在现代模具上，在开始减速bet188娱乐城点和进给速度必须较慢的点之间可能有许多小的线性移动。假设在开始减速的点和必须放慢进给速度的点之间有70个块(小线)。如果控制器只能为接下来的20个块计算正确的进给速度，那么在它意识到有一个小曲率区域接近之前，它就已经超过了需要开始减速的点。结果就是过度旅行。

您已经看到，真正的高速控件具有以下所需的功能:

1)快速块处理;
2)精度控制(通过调整相对于曲率的进给);而且,
3)前瞻能力强。

没有这些特性，它就不是真正的高速控制。有趣的是，当你回顾历史时，你会开始意识到这一切都源于对更高准确性的需求。

准确到什么程度才算够?

为什么我们真的需要如此准确，多准确才算“足够好”?你应该关注准确性的主要原因是，没有其他方法可以让你的部分完成得很好。这一点怎么强调都不为过。糟糕的完成是由于在这个过程中的某些地方的准确性差。有两个地方的精度必须控制。首先是数据(刀具路径)，其次是数控机床。

数据

当你加工一个复杂的形状时，你是在加工许多道-一个紧挨着另一个。如果这些传球不准确——一个传球可能很高，下一个传球可能相对较低——结果就是一个糟糕的结局。数据越准确，这就越不可能是你的完成问题的原因。

一个有效的问题是，“我的数据应该有多准确?”答案其实很简单。为了从您的机床获得尽可能好的结果，您的数据应该比您的机器稍微准确一些。如果您的机器可以保持精度为.0005”，那么您应该使您的刀具路径中的所有公差之和不大于.0005”。对于许多机器来说，这将产生大量的短线段，以至于控制的块传输时间将成为一个问题，但我们正在对此进行解决。现在，请记住，如果您的数据比您的机器更准确，数据不会增加任何整理问题。

机床

这台机器由两个主要部分组成——控制器和机器本身。至于控制，这正是高速控制被开发出来的原因。它们允许机械师提高他/她正在加工的零件的精度，随后制造出更高质量的零件，所需的手工工作更少。

就机器而言，精度取决于很多东西，比如知道实际位置的能力(编码器和刻度)，机器每个部件的精度(滚珠丝杠、导轨、工作台等)和机器的刚性-仅举几例。你应该记住，在其他条件相同的情况下，最精确的机器将使你的零件得到最好的加工。

其中一个有趣的边注是，高速加工在功能上等同于“精确加工”。高速机器是为了精确而制造的。在某种程度上，他们的速度快是准确的副产品。在高速控制引入模具行业之前，加工时间和质量的限制因素通常是控制。bet188娱乐城更具体地说，是控件的块传输时间。正因为如此，在加工复杂形状时，机器的物理极限从未达到。随着真正高速控制的出现，控制突然领先于机器，机器制造商被迫制造更好的机器，以利用新控制提供的更高精度和速度。一个好的，集成高速加工中心与高速控制挑战找到一个特定的因素，这限制了更精确和更快的加工。这是因为控制和机器是一个很好的平衡能力。

那么，如果你在一台普通机器上进行高速控制会发生什么呢?那么，发生的事情是，你第一次开始达到你的机床的物理潜力-在改造之前，你受到控制的限制。关键字是特定机器的“物理潜力”。你永远不可能制造出一台普通的机器，在保持良好的高速加工中心精度的同时，具有相同的高加速度(短加工时间)。但是，只要机器没有磨损，当你开始真正控制误差时，仍然可以得到非常好的光洁度。这就是机器制造变得重要的地方，因为机器制造得越好，它能承受的加速度就越高，加工任何特定部件的精度就越高。换句话说，你可以用机器更快地制造出更好的零件，如果你能消除作为限制因素的控制。

使用机器优化软件克服问题

机器优化软件将帮助您充分发挥所有机床的潜力-无论是旧的还是新的。本软件的使用将被讨论，因为它涉及到机器没有真正的高速控制，然后如何与那些与真正的高速控制(见图4)．

图4:使用机器优化软件解决问题。
问题	解决方案	机器优化软件解决方案	结果
BPT问题是由许多短线性段引起的。	在控件上安装快速CPU以减少计算每个代码块的时间。	更长的和更少的实体，使一个缓慢的控件处理信息。	没有BPT问题。
由于曲率变化而导致的过行程。	机器特定的进给量相对于刀具路径的曲率。	机器特定的进给量相对于零件的曲率和“精确停止”插入。	高精度切割，低应变在您的数控机床。
大的前瞻，以便在曲率变化的时候开始减速。	在控制器上放置一个快速CPU，以处理远远超前于当前位置的数据。	大大减少块的数量，允许一个小的前视足够了。	没有因无法及时看到即将发生的曲率变化而导致的超行程。

无高速控制的机器

如上所述，没有高速控制的数控机床通常受到控制的限制。第一个问题是块处理时间(BPT)。克服BPT的关键是使块加工时间(BMT)大于BPT时间。这可以通过以下三种方式之一来实现:

1)放慢进给速度。
2)增加每条指令的物理长度。
3)降低BPT(改造一个高速控制)。

优化软件采用第二种方法，将弧线与凸轮系统产生的点对点数据精确拟合。一个弧线通常用一个弧线代替十分之九以上的弧线——即使是在非常小的公差下。这意味着每个块的物理长度更长。对于较长的块，控制的BPT可以慢得多，而不会引起当BMT比BPT短时所引起的口吃或抖动问题。

控制能慢多少?在优化软件用一个代码块替换10个代码块中的9个的情况下，在相似的容差下，控制速度可能会慢90%。或者更好的方法是你可以在控制的BPT成为极限之前做出更精确的部分。

如果你只想跑得更快，这就足以让你的凸轮系统的公差变大。这将使排队的队伍越来越长，并有助于缓解BPT问题。任何能减少区块数量的方法，都能降低你出现BPT问题的几率。不幸的是，这种方法也会导致非常糟糕的结局-你想要的不止于此，你想要更好的部分。如你所知，好的成品需要精确。

随着优化软件生成的块数量的大幅减少和实体长度的增加，新的问题也随之出现。加快控制速度只是第一步。你还需要控制准确性，这来自两个方面——数据和机器。因为优化软件实际上甚至消除了旧控件的BPT问题，所以您可以在没有BPT问题的情况下比以前更准确地生成数据。您还应该记住，数据的正确精度略好于或等于机床的物理性能。如果没有优化软件，这是不可能的，因为有太多的数据，你的控制无法处理它;随着优化软件作为您的流程的一部分，您的控制上的小公差将受到欢迎。

控制零件精度的第二个主要因素是机器。当张力从控制中消失时，数控机床的机械性能突然成为了你切割零件的速度和精度的限制。有了优化软件，你实际上可以很快地加工你的模具和模具。bet188娱乐城你可能会想，你怎么可能加工得太快。这不是很好吗?不。太快会导致行程过长，而行程过长意味着不准确，不准确意味着不好的完成。

不控制误差的快速加工只会让坏零件更快!许多机械师没有意识到，他们交给抛光部门清理的小凹槽往往不是由于数据错误造成的，而是由于过度行驶造成的。在方向突然改变的区域尤其如此，比如工具从空腔底部移动到壁的空腔区域。诀窍在于始终保持进给率，这不允许机器在一开始就离开编程数据。当你保持一个精确的进给速率相对于曲率和机器的物理能力时，你永远不会让你的机器进入超行程状态。另一个好处是，当您防止过行程条件时，可以减少CNC机床的磨损，在延长机床使用寿命的同时，实际上可以获得更好的零件。优化软件将提供这种机器特定的精度控制。

优化软件有能力对单个机床进行定制，并产生进给量，这将防止过行程并保持精度。事实上，优化软件产生的每条弧都将得到一个独特的进给速率，这是特定于您的机床及其物理性能。优化软件还将查找刀具路径中的任何尖角，并插入适当的g代码，以防止在这些区域常见的砰砰声和碰撞。这意味着什么，你是一个更准确的部分，基本上更好的完成在一小部分的时间。

使用优化软件，你需要从不同的角度考虑如何编程工具路径。首先，你终于可以在没有麻烦的情况下制作更精确的工具路径。你也可以设定更高的进给率。由于优化软件控制任何特定曲率的最大进给速率，并且由于BPT问题几乎被消除，因此您第一次可以分析您的零件，并根据模具或模具的最佳情况编程进给和速度。bet188娱乐城您对馈送和速度的决定目前集中在最坏的情况下。现在，你必须确定你最大的问题区域在哪里(比如从腔底到壁的急剧转变)，然后编程一个进给速率，它只在这个区域挖一点。不幸的是，这意味着你的加工速度比模具上其他地方所需的速度要慢。bet188娱乐城优化软件将允许您为最佳情况进行编程，然后优化软件只会在所有其他领域减慢所需的速度，以保持准确的切割。这种进给控制的差异本身就可以将加工时间缩短一半，同时产生更好的光洁度。想象一下，以最快的可能精确的进给速度加工整个零件，而不是只挖一点进给速度。

虽然在您当前的设备上加工更快和制造更好的部件听起来太好了，不可能是真的-它不是。优化软件只是处理高速控制所处理的相同问题。这实际上是一种一对一的关系。让我们再来看看这些问题，然后看看优化软件和高速控制是如何解决这些问题的(参见图4)。

高速控制以原始的计算速度完成任务，而优化软件以巧妙的方式完成任务，但结果实际上是相同的。优化软件就像用高速控制改造你所有的机器。当然，也有不同之处——例如，你只需要买一份优化软件，它就可以与你所有的机床一起工作。

你想知道如何获得绝对最好的结果吗?结合优化软件与良好的高速控制。

高速控制机器

如果优化软件和高速控制一样，那么它如何帮助高速控制和加工中心呢?这又是一个很好的问题。让我们从分析您从最先进的高速加工中心得到什么开始。你会得到卓越的准确性和速度。加工中心做的正是它应该做的——它遵循在指定公差范围内提供的数据。宽容什么?这取决于把控制放在机器上的OEM。这是当控制与机床集成并将进给控制“表”输入到控制中时进行的测试的一部分。OEM可以按照自己的意愿做出任何公差。他/她走的是一条微妙的线。 If he/she makes it very accurate, the machine will have to cut slower in order to follow the data; if he/she makes it rather large, the machine will be able to travel much faster on the same data, but the finish quality will suffer. At least one manufacturer has made multiple feed tables (tolerance levels) available, so that the end user can select the desired accuracy versus machining time. You cannot have both - or can you?

来自优化软件的数据比任何其他方法都更接近于提供更高的精度和更快的加工。优化软件能够通过向控制和机器提供数据来实现这一点，从而使加工速度更快，同时保持较高的精度。

它以多种方式做到这一点。首先，它提供了大面积的恒曲率，没有突然的方向变化，需要减速。其次，它减少了端点的总数，从而减少了转换点。第三，剩余的过渡点的角度变化要小得多。

这样做的结果是，机器通常会达到更高的进给量沿切割和保持他们更长的时间，因为它不需要频繁减速。这已经被一家主要控制制造商的独立测试所证实，这在很大程度上也是控制制造商目前推动NURBS加工的原因。然而，真的很难说这将节省多少时间在任何给定的部分。它将随零件的形状、零件的尺寸和最大编程进给速率而变化。如果进给速度编程得非常慢，你会看到有和没有优化软件的时间差更小。编程进给速度越快，控制允许的误差越小，时间差就越大。

成品质量也得到了提高，因为您可以轻松地机器数据比机器更准确，没有任何问题。此外，该数据表示为大范围的恒曲率，在块端点处具有更平滑的过渡。

简而言之，通过使用机器优化软件，您可以在最短的时间内以最高的公差获得最佳的效果。

结论

机器优化软件将帮助所有机床更快地制造出更好的零件。如果您目前使用的机器不允许您切割高精度数据，并且不能控制切割时的误差(过行程)，优化软件通常可以使机器在完成过程中的吞吐量增加一倍(或更多)。它可以做到这一点，同时提供您的特定机器物理能力的最佳完成，如果没有优化软件，这比您想象的要高得多。

如果您已经拥有了最先进的高速加工中心，优化软件仍然可以帮助您，但很难说明您将节省多少时间。目前在高速机器上使用优化软件的客户报告说，在某些部件上节省的时间低至5%，在其他部件上节省的时间高达40%。通常情况下，这个范围将是15%到30%，这对于已经运行非常快的机器来说是相当大的。您还将看到成品质量的改善-即使在高速机器上。

以下是优化软件对加工的主要好处的简要列表。

1)更高精度的优质零件。
2)减少加工时间(在一些机器上快三到四倍)。
3)减少抛光时间(对于很多店铺，它已经取消了抛光)。
4)减少机器维护，延长机器寿命。
5)减少文件传输到旧控件的时间(通常在1/4的时间传输)。
6)减少存储问题(文件通常只占原始磁盘空间的1/4左右)。

正如您所看到的，优化软件的工作原理是使您的刀具路径数据完美地达到机床和控制的物理潜力。优化软件不使用任何魔法，只需要理解过程和各种限制，以及克服它们的能力。

总之，好的表面处理需要精度。真正困难的事情是生产精度和最短的加工时间-这是机器优化软件的全部目的。