1 关于NURBS曲线

2 直线插补在加工中存在的问题

1. 程序过大　加工精度越高，程序指令条也就越多，精度提高1/2，则程序指令条增大2^½倍。
2. 必须大量、高速输入程序。
3. 加工面起棱　加工面直接反映加工误差，当误差大时，曲面上可以看到近似直线加工所带来的表面不平滑的现象。
4. 延长加工时间　根据程序指令加工时，为减小运行冲击需要减速，其结果延长加工时间。

3 NURBS插补的优点

1. 程序条变少。
2. 无需向NC进行高速的程序传输。
3. 因为能得到光滑的加工形状，因此可以减少手工光整加工时间。
4. 可以缩短加工时间。与直线插补相比，速度变化平滑，可以缩短加工时间。

4 NURBS插补技术对曲线加工带来的优势

1. 减小程序指令条　NURBS插补的程序指令格式见图1。
   

   
   图1 NURBS插补指令格式

   
   图2 插补中误差分析

   程序段从G06.2指令开始，NC装置读入G06.2后面的三组数据进行插补。这样按定义NURBS曲线的三组数据值，实现NURBS插补。所以，不需要象近似直线插补那样，需要大量的指令信息。程序变小后无需向NC高速传输。
   对于模具外形加工，一般来说误差在10μm内时，与近似直线插补相比能减少1/2～1/3左右指令条。
2. NURBS插补的高速计算　NC自身计算并生成对NURBS曲线的插补路径，其计算时间越来越短，插补点距变小，其光滑性得到了提高。
   

   
   图3 直线插补与插补的切削速度变化对比

   以加工曲率半径为R50mm,用0.2g(g为重力加速度)加速度高精度加工为例(图2)。
   在曲率半径r=50mm外形上，以v=18.8m/min速度，法线方向加速度0.2g加工时，NC装置每隔1ms插补长度l=0.313mm,给出进给指令，此时的误差Δδ为 Dd=l²/(8r)=0.313²/(8×50)=0.245(µm)
   这样即使是非常高速的加工，利用NURBS插补也可以实现精度在1μm以内的高精度加工。
3. 缩短加工时间　近似直线插补时，为降低直线端速度冲击，刀具进给速度就要降低，而一旦进给速度降低，就要反复加速。NURBS插补在机械允许的速度矢量方向变化的加速度范围内，以最高速度加工，在曲率一定的情况下，NURBS插补无需减速(图3)。

5 发展动向

1. 软件方面的最新发展
   基于Windows平台的3维CAD软件中主要有以下几个特点：

   1. 在带有草图特征参数化实体造型中，有NURBS曲线和曲面生成功能。
   2. 具有零件装配及干涉检查。
   3. 强化3维图形转为2维图纸的功能。
   4. PDM要求的方向靠近支持NURBS基于Windows的3维CAD软件见下表。
   目前，真正支持NURBS插补的CAD软件还比较少，主要有Master CAM Unigraphics V13 Mater Cut等几种软件。
2. 硬件技术方面的最新进展
   要实现NURBS曲线插补,NC设备必须具备NURBS插补执行功能。目前具有NURBS功能的控制系统主要有：FANUC的15—MB/16-MC；牧野的超级Hi2-NC；东芝机械的TOSNUC888等。
   总之，从各方面的情况来看，NURBS插补所具备的平滑稳定的优越性将越来越被人们所重视，并在曲面加工中得到广泛的应用。NURBS插补技术已经成为NC制造技术的一项支撑性技术，它将大大地提高数控切削制造技术的整体水平。随着时间的推移，它的卓越的技术性能将会有更大的发展。