多轴多刀数控技术研究进展

　　对于多轴多刀加工编程技术，从形式上分，主要有下列几种：手工编程，自动编程及仿真技术。

　　3.1 手工编程

　　手工编程具有速度较慢、不利于复杂结构零件编程的弱点，但要注意的是也具有可修改性强、程序短小、可用标准参数方程表示曲线(如正圆、抛物线、渐开线、摆线等)等优点。现代的多轴多刀加工如手工编程技术多借助宏程序来完成，例如在圆周上钻、镗图9所示均匀分布的n个孔，其宏程序如下所示：

图9宏程序编程示例

　　3.2 自动编程

　　针对手工编程工作量大、易出错、很难实现复杂零件的加工等缺点，借助于计算机三维绘图软件的自动编程从一出现，就受到业界的广泛欢迎。越来越多的企业已逐步认识到应用多轴数控机床可以高效率、高精度地加工自由曲面零件，但要使其真正发挥效益，还必须依靠性能优良完善的CAD／CAM软件。目前国内外流行的CAD／CAM软件有：UG、CADDS5、Pro／Engineer、CArllA等，它们主要运行在工作站或微机平台上。但国外软件市场价格却十分昂贵，这在一定程度上限制了CAD／CAM技术的推广。

　　近年来，我国CAD技术的开发和应用取得了长足的发展，如高华CAD、CAXA等，由于这些软件价格便宜，符合本国国情和标准，赢得了越来越大的市场份额。但我国CAD／CAM软件不管是产品开发水平还是商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。由于国外CAD／CAM软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，如UG、PTC、I-DEAS等公司都是CAM行业的顶级产品，可以方便地仿真刀具及机床的运动，可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场和一部分国内市场。因此，我国CAD／CAM软件前景不容乐观，尤其是在应用在五轴数控加工的CAD／CAM软件开发方面，国内软件厂家做得都不是很理想，都存在不同问题。

　　3.3 自动仿真技术

　　数控加工仿真技术就是利用计算机软件来模拟数控加工过程，并将加工过程和结果中的信息在计算机中用图形、数字、图表等方式表达出来，以达到供人们判断、验证和控制数控加工过程和结果的正确性、合理性以及加工效率高低等目的的方法。目前，数控仿真主要分为几何仿真和力学仿真两个方面。

　　在国外，美国Maryland大学开发了用于培训数控操作人员的虚拟数控机床仿真器；韩国Turbo—TEK公司开发出了面向培训的虚拟数控车削及铣削加工环境，能够实现数控加工的几何仿真并配有声音信息；日本SONY公司研制出FREDAM系统；意大利Bologna大学用B样条曲线建立了端铣刀与工作台模型，并采用真实感图形显示铣床精加工过程等。在国内，有华中科技大学研究开发的NCPVSS系统、同济大学研制的数控程序微机动画仿真系统、哈尔滨工业大学研究开发的NCMPS系统、清华大学CINIS工程研究中心研究开发的“通用加工过程仿真器”、大连理工大学研究开发的数控曲面加工微机仿真器等。

　　虽然目前的主流三维软件都带有三维仿真功能，但由于多轴加工的复杂性，都不能完全消除零件与刀具、刀具与夹具、刀具与工作台之间的干涉碰撞。国产的仿真软件如上海宇龙等，在此方面还有待于加强。