带三维模拟的现代化CNC解决方案

    三维模拟已成为机床编程系统不可分割的一部分。灵活多样的图解选项为简单应用和高度复杂应用的程序开发提供了有力支持。由于有了实用的监测功能，刀具的加工过程既可以避免碰撞又操作简便，即便在自动操作模式下也是同样如此。
    作为一家专业提供CNC综合配套解决方案的瑞士公司，NUM AG在三维模拟软件方面有着多年的研制经验。起初，模拟主要用于5轴磨削的CNC编程工作站，而今三维模拟已成为完整的NUM控制解决方案中的一部分，并可用于常规化的CNC应用。三维模拟包主要有以下功能：（1）工件模拟；（2）机床模拟带碰撞检测；（3）磨损分析可动态显示刀具表面的切削余量；（4）三维机床实时模拟。该软件包的优势十分明显：在加工第一个工件前就已经对整个生产过程进行了最佳优化，这样可实现在最少磨损的状态下达到最高生产效率。
    这些年来，电脑微处理器的飞速进步不仅使铣床和车床配备了高分辨率的模拟，同时更为复杂的5轴CNC机床和工具磨床配备了模拟功能。刀具、机床运动性能和工件坯料以实体方式显示。工件的体积随刀具沿机床轨迹（根据ISO程序）的运动而发生变化，坯料工件的体积在不断减少。由于刀具相对于工件复杂的进给率（通常5轴机床是以3直线2旋转的CNC轴为主），一般需要复杂而又精密的计算方式。
    从ISO程序和CNC处理直至整个加工过程，三维机床能模拟计算出整个机床的完整加工链。因此，能够检测碰撞，从而可避免高昂的机床碰撞损失。碰撞监测能检测出刀具、工件、机床零件（例如电机罩）与测量感应器间的碰撞。
    软件的磨损分析是在加工的每个点上以mm3/s为单位计算出的材料切削余量，同时以mm3/s/mm为单位计算出刀具表面的详细材料切削率，这有时也被指定为特殊的时间－切屑量。在刀具表面切削时，特殊的切削率的彩色动态模拟使得编程人员只需要看一眼，就知道被加工的刀具切削率是否合适，这就保证了在最少磨损的状态下达到最佳加工时间。
    上述三维模拟通常是离线模拟，独立于加工过程使用，可作为加工前工作计划的预模拟。编程和模拟可使稍后在机床内进行的加工过程不会受到损害。如果三维机床与“真实”机床能同时运动，例如与CNC控制系统的轴数据同步，这种模拟也非常有用。在这种情况下，便实现了对真实机床和“虚拟机床”的“三维实时动态模拟”。这款软件安装在机床电脑中，人机界面与轴显示和CNC功能一同运行。因此用户能以不同的视角详细地了解整个磨削过程。这个功能在冷却孔的干涉方面显现出非常实用的效果，因为不可能随时观察到“真实”机床内部工作区域的情况。