基于Cimatron的Quick NC数控编程

　　制造业离不开产品的加工，复杂产品的加工离不开数控编程技术。采用优秀的数控编程软件和数控设备以及先进手段将直接关系到制造业，特别是工、模具行业的竞争力和效率。

　　Quick NC 是Cimatron公司最新推出的面向模具加工的软件产品。以色列Cimatron软件有限公司作为世界上著名的CAD/CAM软件供应商一直致力于为制造行业提供先进的CAD/CAM系统，不仅为用户提供功能强大的通用CAD/CAM系统，而且针对模具制造行业提供了全面的解决方案。

　　Cimatron公司的CAD/CAM产品在一个统一的系统环境下，使用统一的数据库，用户可以完成产品的结构设计、零件设计，输出设计图纸，可以根据零件的三维模型进行手工或自动的模具分模，再对凸、凹模进行自动的NC加工，输出加工的NC代码，支持多大五轴的铣削加工。而且针对特定的应用领域也提供了优秀的解决方案，如针对产品仿制和先进质量检验的逆向工程软件模块――Re-eng，针对鞋样鞋模的Express Shoe等。

　　Quick NC是采用全新的数控编程核心引擎的数控编程系统。其核心算法采用了当今最新的数学研究成果，具有运算速度快，对系统资源要求少的特点，与传统的NC算法相比其运算速度提高了近50%。这一特点降低了软件系统对计算机的配置要求，而且在用户使用较高配置的情况下更能体会NC程序计算的迅速从而避免了过多的等待。Quick NC在程序的算法上采用了新的刀路轨迹生成原理，该原理保证了生成的程序是绝对无过切的程序。

　　而Quick NC在刀位计算的开始就严格区分了刀具自由运动空间和限制空间，系统计算的曲面离散点仅仅是刀具自由运动空间可用部分的点，这就极大的减少了系统程序的计算量，同时由于这些点是零件或残留毛坯等部分之外自由运动空间的点就自然避免了刀具与零件、卡具或残留毛坯的干涉，使干涉检查计算成为NC编程的历史或仅仅作为一种不必要的补充手段。

　　这一革命性的NC核心机制为技术人员的NC编程工作模式带来了划时代的变革。传统的NC编程工作模式具有如下的特点，下图所示是以简单的模具编程(只有粗加工、半精加工和精加工)为例(红色表示忙碌，后面的图上的绿色表示休闲状态)：

　　在涉及与卡具、卡头或毛坯的干涉检查时，还要对这些刀位点进行进一步的排除，即区分哪些点会存在与保护对象的冲突来逐步排除存在问题的部分，最后再对剩余的刀位点集合进行整理和优化。这样的处理方式不仅导致大量的计算时间，而且这些复杂性和针对各种情况处理的不完善性经常导致CAM系统生成具有过切的NC程序。

　　而Quick NC在刀位计算的开始就严格区分了刀具自由运动空间和限制空间，系统计算的曲面离散点仅仅是刀具自由运动空间可用部分的点，这就极大的减少了系统程序的计算量，同时由于这些点是零件或残留毛坯等部分之外自由运动空间的点就自然避免了刀具与零件、卡具或残留毛坯的干涉，使干涉检查计算成为NC编程的历史或仅仅作为一种不必要的补充手段。

　　这一革命性的NC核心机制为技术人员的NC编程工作模式带来了划时代的变革。传统的NC编程工作模式具有如下的特点，下图所示是以简单的模具编程(只有粗加工、半精加工和精加工)为例(红色表示忙碌，后面的图上的绿色表示休闲状态)：

　　从上图我们可以看出，在完成一个任务的整个过程中，技术人员处于持续性的反复忙碌过程中，即在没有彻底满意地完成前一步的工作且明确知道其加工结果时，下一步的工作就无法采用有针对性的合理方法和实现工艺参数定义。即使在每个阶段，对任何工艺的修改都导致这一阶段工作的重复与计算等待――耗时忙碌。究其原因在于用户只有完成刀路轨迹计算才知道将来的结果和满意与否。这种类似的串行工作模式严重地消耗了编程技术人员的精力，技术人员不能得到较好的阶段性休息，另外也导致计算机系统的大量反复计算浪费了许多时间。

　　由于在程序计算之前Quick NC就知道了刀具的自由运动空间，针对用户使用的不同加工方式系统会在真正计算出具体的刀位轨迹之前就可以迅速获得将来实际加工的结果，避免了只有计算出实际刀位轨迹才能获得加工结果的弊端，从而缩短了每一个工艺步骤的工艺定义时间。同时彻底改变了传统的编程工作模式，如下图所示：

　　从图中可以看到，用户只有在加工过程规划和每步加工工艺参数定义时才比较繁忙，在所有加工轨迹的一次性计算这段时间可以得到较长时间的休息。而仿真模拟与结果校验已经成为一种可选。因为用户在定义每个工艺加工步骤时就即刻看到了加工的结果――Quick NC对加工结果实现了即时预览，而且这一结果是可靠和真实的。

　　Quick NC 也极大地降低了加工工艺定义的复杂程度，用户只需完成有限的工艺参数填写和刀具选择就可完成一个工艺加工步骤的定义，系统采用的加工方式都是当今最优秀的加工方法和加工走刀方式而摒弃了一些过时和低效的加工方法和走刀方式。使用起来及其简单迅速。对于一个有加工经验的技术人员在30分钟左右的时间内就可开始独立工作，在软件的易学易用性上，Quick NC绝对是一场革命。

　Quick NC继承和发展了Ciamtron系统原有的先进加工编程技术，如基于知识的加工、基于毛坯残留知识的加工、基于斜率分析的整体精加工和清根技术以及高速铣削技术等，同时也容纳了原有的丰富辅助编程工具，如NC自动工艺文档、基于残留毛坯与理论模型的余量可视化分析等等。

　　Quick NC作为一个专注于加工编程而独立运行的软件包，不仅能够实现与原有Cimatron系统的信息交流，而且提供了所有国际标准的接口和针对特定CAD/CAM系统的专项接口。Quick NC 可以和任何CAD系统完美结合来实现模具产品的加工。

　　Quick NC实现了基于局域网或企业内部网(IntraNet)和广域网(InterNet)的时时交流讨论与直接的信息交换。使用Quick NC的技术人员可以在该环境内与其它在网上的相关技术人员进行时时可视化技术交流，在屏幕上的任何显示更新都可以在一个或多个其它人员的屏幕上得到反映，这些信息包括零件的显示、零件局部区域的注解、屏幕书写的说明文字等，同时支持用于时时交谈的对话信息输入工具。另外如果需要进行技术文档的交流，在该环境内就可方便地直接实现技术文档交换。这些功能实现了以往只有当面交流才能达到的技术交流效果，提高了技术交流的效率和灵活性，这为日益紧迫的生产中的即时技术交流给予了有力地帮助和支持。

　　Quick NC的先进技术已经部分应用于原有的Cimatron NC系统。Quick NC的先进NC计算引擎和刀路生成机制是对传统数控编程技术和模式的彻底创新，她开创了NC加工编程技术的新纪元，必将引导世界加工技术实现新的革命，对传统的数控编程工作模式将产生深远的影响。