数控铣削宏程序与三维软件生成程序的对比

摘要：数控铣削加工的宏程序与CAD/CAM软件生成程序的加工性能对比。

　　任何数控加工只要能够用宏程序完整地表达，即使再复杂，其程序篇幅都非常有限，可以说任何一个比较合理、优化的宏程序，极少会超过60行，换算成字节数，至多不过2KB。一方面，宏程序天生短小精悍，即使是最廉价的机床BC7五轴技术网

　　由此可以看出，两种情况下构成半球曲而的UV流线是截然不同的，各种CAD/CAM软件在生成半球曲面精加工的刀路时，也必然存在差别。简单地说，即使是被业界普遍认为是最杰出的数控编程软件之一的Cima-tron软件，也只有在极少数情况下(如下面的图1)，并以Surmill方式(类似与 Mastercam中的曲面流线加工)加工，Cimatron软件才能判断出这里其实是“真正的整圆”，生成的刀路轨迹本身才是“真正的整圆”，后处理出来的程序才都足主要由G02/G03指令构成。如果使用srfpkt、3D_step等其他走刀方式，则绝对都是用G01逼近的结果。

　　再举另外一个很简单的例子，例如用铣刀以螺旋方式加工内圆孔，使用宏程序不仅程序非常短，区区20行都不到!而且机床实际运行时进给速度f= 2000mm/min都可以保持非常均匀、快速的螺旋运动;而在Cimatron软件中，即使通过使用外部用户功能user中的helicprf，虽然也可以生成相似的刀路，但是刀路是根据给定的误差值(通常给0.01)用G01逐段逼近的，程序字节数根本就是比宏程序大两个数量级，而且即使把整个程序都存人到机床的控制器中，机床实际运行时速度根本上不去，在F600以下还不明显，如果F值打到F1200左右，就可以看到机床在明显的“颤抖”。

　　对于数控系统支持NURBS曲线插补的高速机床来说，如果使用拥有高速加工功能的CAD/CAM软件来配合编程，当然没有太大的问题;但是对于绝大多数的数控系统来说始终都是问题。

　　其实CAD/CAM软件厂商也不可能没有意识到这个问题，事实上，各个CAD/CAM软件也捉供了一些其他途径来对此加以改善，但都不是在根本上解决先天性的问题，而是在“后天”的环节上做文章。众所周知，CAD/CAM软件进行编程的原理是首先生成一个仅包含纯粹几何意义的刀位点文件(即刀路轨迹)，这个过程对于使用者来说往往是后台的、不透明的，例如Pro/E的CL文件(Cutter Location File)、UG的CLF文件、Mastercam的NCI文件，Cimatron的APT文件等，然后要经过一道非常重要的环节即后处理，才能生成真证的程序。

　　CAD/CAM软件所能做的，就是在不改变刀位点文件(即用G01直线逼近曲线的刀路轨迹)的前提下，在后处理上做文章。例如Mastercam软件后处理的环节中，允许使用者设定最小半径值和最大半径值来生成G02/G03指令，其实就是用G02/G03来逼近(准确地说应是“拟合”)相邻的若干段直线段，以达到减少程序字节，提高机床实际运行速度的目的。

　　而Cimatron软件也是采用相似的做法，即使用者不用通常使用的GPP后处理，而是用另外一个非常专业的后处理软件IMs，这是个第三方软件，可以外挂在众多的知名CAD/CAM软件上运行，使用者可以根据自己的需要度身订作，设置最适合自己的后处理选项，不过一般的软件用户很少拥有运行IMS软件的权限。笔者曾经在2002年专门针对 Cimatron软件的GPP和IMS两种后处理进行研究，并在一家台资模具厂进行实际加工测试和评估，撰。写过一篇内部文章，结论是：改善较大，但不能从根本上解决。

　　在后处理上做文章有一个根本的弊端:它并没有改变、改良或优化刀路轨迹本身，只是增加了一个“二次逼近”的计算过程，必然会导致额外的误差积累，也不可能从根本上解决问题。