第一篇：數(shù)控精雕機(jī)床發(fā)展情況

數(shù)控精雕機(jī)床發(fā)展情況

標(biāo)簽：鼎億數(shù)控精雕機(jī)床|精雕機(jī)技術(shù)目前，我國除具有設(shè)計(jì)與生產(chǎn)常規(guī)的數(shù)控精雕機(jī)床（包括MNC系統(tǒng)的車、銑，加工中心機(jī)床等）外，還生產(chǎn)出了柔性制造系統(tǒng)。

1984年北京機(jī)床研究所研制成功了FMC—1和FMC—2柔性加工單元，之后又開始了柔性制造系統(tǒng)的開發(fā)工作，并與日本發(fā)那科公司合作，在北京機(jī)床研究所內(nèi)建立了第一條柔性制造系統(tǒng)（JCS—FMC—1型），用于加工直流伺服電機(jī)的軸類、法蘭盤類、刷架體類和殼體類的14種零件。

近年來，依靠我國科技人員的努力，已先后研制成功并在北京、長春等地安裝使用了FMS。這一切說明，我國的機(jī)床cnc126.com“ target=”_blank“ class=”relatedlink">數(shù)控技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來，我國將會(huì)趕上和超過世界先進(jìn)國家的水平。

精雕機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 性能發(fā)展方向、高速高精高效化、速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

第二篇：數(shù)控電火花機(jī)床操作加工

第六章

數(shù)控電火花機(jī)床操作加工

一、概述

電火花加工又稱放電加工（Electrical Discharge Machining 簡(jiǎn)稱EDM），是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的新工藝，基本原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖火花放電，產(chǎn)生局部、瞬時(shí)高溫，把金屬材料逐步腐蝕，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。

二、電火花成形加工 1.電火花加工機(jī)床

常見的電火花成形加工機(jī)床由機(jī)床主體、脈沖電源、伺服系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。

（1）機(jī)床主體：包括床身、工作臺(tái)、立柱、主軸頭及潤滑系統(tǒng)。用于夾持工具電極及支承工件，保證它們的相對(duì)位置，并實(shí)現(xiàn)電極在加工過程中的穩(wěn)定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

（1）脈沖電源：把工頻的交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。（2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)：使主軸作伺服運(yùn)動(dòng)。

（3）工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作

2．電火花成形加工的原理

電火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。要達(dá)到這一目的，必須創(chuàng)造下列條件：

（1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。一般為0.01～0.1mm左右。

（2）脈沖波形是單向的，如圖所示。

（3）放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。

（4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬熔化或氣化。如圖，自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和工具電極(以下簡(jiǎn)稱電極)上。當(dāng)電壓升高到間隙中介質(zhì)的擊穿電壓時(shí)，會(huì)使介質(zhì)在絕緣強(qiáng)度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。

一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強(qiáng)度最小的地方重復(fù)上述放電過程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個(gè)被加工表面由無數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成 極性效應(yīng)

（1）什么是極性效應(yīng)？

在脈沖放電過程中，工件和電極都要受到電腐蝕。但正、負(fù)兩極的蝕除速度不同，這種兩極蝕除速度不同的現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。

（2）為什么會(huì)有極性效應(yīng)？ 產(chǎn)生極性效應(yīng)的基本原因是由于

電子的質(zhì)量小，其慣性也小，在電場(chǎng)力作用下容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度，即使采用較短的脈沖進(jìn)行加工也能大量、迅速地到達(dá)陽極，轟擊陽極表面。而正離子由于質(zhì)量大，慣性也大，在相同時(shí)間內(nèi)所獲得的速度遠(yuǎn)小于電子。

①當(dāng)采用短脈沖進(jìn)行加工時(shí)，大部分正離子尚未到達(dá)負(fù)極表面，脈沖便已結(jié)束，所以負(fù)極的蝕除量小于正極。這時(shí)工件接正極，稱為“正極性加工”。

②當(dāng)用較長的脈沖加工時(shí)，正離子可以有足夠的時(shí)間加速，獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度，并有足夠的時(shí)間到達(dá)負(fù)極表面，加上它的質(zhì)量大，因而正離子對(duì)負(fù)極的轟擊作用遠(yuǎn)大于電子對(duì)正極的轟擊，負(fù)極的蝕除量則大于正極。這時(shí)工件接負(fù)極，稱為“負(fù)極性加工”。

（3）極性效應(yīng)在電火花加工過程中的作用

在電火花加工過程中，工件加工得快，電極損耗小是最好的，所以極性效應(yīng)愈顯著愈好，3．電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用 1)電火花加工的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床與編程

130(1）優(yōu)點(diǎn)

① 適合于機(jī)械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金 ②可加工特小孔、深孔、窄縫及復(fù)雜形狀的零件，如各種型孔、立體曲面、復(fù)雜形狀的工件，小孔、深孔、窄縫等。(2)缺點(diǎn)

①只能加工導(dǎo)電工件;②加工速度慢;③由于存在電極損耗，加工精度受限制。2）電火花成形加工的應(yīng)用

電火花成形加工主要用于電火花穿孔（用電火花成形加工方法加工通孔）和電火花型腔加工。

電火花穿孔加工主要用于加工沖模和異形孔，電火花型腔加工主要用于加工各類型腔模和各類復(fù)雜的型腔零件。

型腔加工屬于盲孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差，電極損耗不能用增加電極長度和進(jìn)給來補(bǔ)償；加工面積大，加工過程中要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍也較大；型腔復(fù)雜，電極損耗不均勻，影響加工精度。

4．影響電火花成形加工因素 1）影響加工速度的因素

（1）加工速度以mm3 /min表示。（2）增加矩形脈沖的峰值電流和脈沖寬度；減小脈間；合理選擇工件材料、工作液，改善工作液循環(huán)等能提高加工速度。

2）影響加工精度的因素

工件的加工精度除受機(jī)床精度、工件的裝夾精度、電極制造及裝夾精度影響之外，主要受放電間隙和電極損耗的影響。

(1)電極損耗對(duì)加工精度的影響 在電火花加工過程中，電極會(huì)受到電腐蝕而損耗，電極的不同部位，其損耗不同。

（2）放電間隙對(duì)加工精度的影響

①由于放電間隙的存在，使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和電極尺寸相比，沿加工輪廓要相差一個(gè)放電間隙(單邊間隙)；

②實(shí)際加工過程中放電間隙是變化的，加工精度因此受到一定程度的影響。3）影響表面質(zhì)量的因素

脈沖寬度、峰值電流大，表面粗糙度值大。5.電火花成形加工工藝

1）電火花冷沖模穿孔加工工藝方法

(1）直接法 直接法是用加長的鋼凸模作電極加工凹模的型孔，加工后將凸模上的損耗部分去除。凸、凹模的配合間隙靠控制脈沖放電間隙來保證。

(2）混合法 凸模的加長部分選用與凸模不同的材料，如鑄鐵、銅等粘接或釬焊在凸模上，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。當(dāng)凸、凹模配合間隙很小不好直接保證放電間隙時(shí)時(shí)，可將電極的工作部分用化學(xué)浸蝕法蝕除一層金屬，反之，可以用電鍍法將電極工作部位的斷面尺寸均勻擴(kuò)大以滿足加工時(shí)的間隙要求。

2）電火花型腔加工工藝方法

(1）單電極加工方法 單電極加工法是指用一個(gè)電極加工出所需型腔。用于下列幾種情況：

①用于加工形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的型腔，加工經(jīng)過預(yù)加工的型腔。

②用機(jī)床搖動(dòng)加工型腔。首先采用低損耗、高生產(chǎn)率的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后利用搖動(dòng)按照粗、中、精的順序逐級(jí)改變電規(guī)準(zhǔn)、加大電極的平動(dòng)量，以補(bǔ)償前后兩個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差，實(shí)現(xiàn)型腔側(cè)面仿型修光，完成整個(gè)型腔模的加工。

數(shù)控機(jī)床與編程

131(2）多電極加工法 多電極加工法是用多個(gè)電極，依次更換加工同一個(gè)型腔。每個(gè)電極都要對(duì)型腔的整個(gè)被加工表面進(jìn)行加工。用多電極加工法加工的型腔精度高，尤其適用于加工尖角、窄縫多的型腔。

(3）分解電極法 分解電極法是根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔電極和副型腔電極分別制造。

3）電極材料

(1)常用電極材料的種類和性能見表。(2）電極材料的選用

①電火花穿孔：紫銅、鑄鐵、鋼等。

②型腔加工常用電極材料主要是石墨和紫銅。紫銅組織致密，適用于形狀復(fù)雜輪廓清晰、精度要求較高模具。石墨電極容易成形，密度小，宜作大、中型電極。4）電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換

(1)什么是電規(guī)準(zhǔn)？電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)稱為電規(guī)準(zhǔn)。(2)電規(guī)準(zhǔn)的選擇

在生產(chǎn)中主要通過工藝試驗(yàn)確定電規(guī)準(zhǔn)。通常要用幾個(gè)規(guī)準(zhǔn)才能完成凹模型孔加工的全過程。電規(guī)準(zhǔn)分為粗、中、精三種。從—個(gè)規(guī)準(zhǔn)調(diào)整到另一個(gè)規(guī)準(zhǔn)稱為電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。

①粗規(guī)準(zhǔn) 主要用于粗加工。對(duì)它的要求是生產(chǎn)率高，工具電極損耗小。被加工表面的粗糙度Ra＞12．5μm。采用較大的電流峰值，較長的脈沖寬度(ti＝20～60μs)。

②中規(guī)準(zhǔn) 是粗、精加工間過度性加工所采用的電規(guī)準(zhǔn)，③精規(guī)準(zhǔn) 用來進(jìn)行精加工，要求在保證沖模各項(xiàng)技術(shù)要求（如配合間隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下盡可能提高生產(chǎn)率。小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度(ti＝2～6μs)。被加工表面粗糙度可達(dá)Ra =1.6～0.8μm。

5）電極的裝夾與校正

在電火花加工中，機(jī)床主軸進(jìn)給方向都應(yīng)該垂直于工作臺(tái)。因此工具電極的工藝基準(zhǔn)必須平行于機(jī)床主軸頭的垂直坐標(biāo)。即工具電極的裝夾與校正必須保證工具電極進(jìn)給加工方向垂直于工作臺(tái)平面。

(1)工具電極的裝夾

由于在實(shí)際加工中碰到的電極形狀各不相同，加工要求也不一樣。常用的電極夾具有如圖幾種。

(2)工具電極的校正

工具電極的校正方式有自然校正和人工校正兩種: ①自然校正就是利用電極在電極柄和機(jī)床主軸上的正確定位來保證電極與機(jī)床的正確關(guān)系；

②人工校正一般以工作臺(tái)面x、y水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，用百分表、千分表、塊規(guī)或角尺在電極橫、縱(即x、y方向)兩個(gè)方向作垂直校正和水平校正，保證電極軸線與主軸進(jìn)給軸線一致，保證電極工藝基準(zhǔn)與工作臺(tái)面x、y基準(zhǔn)平行。

6）課堂討論已知零件是電機(jī)風(fēng)葉塑料模，電火花加工如圖電機(jī)風(fēng)葉塑料模型腔，已知材料為45號(hào)鋼，型腔表面粗糙度Ra＝2.5μm，討論以下問題：

? 分析零件圖； ? 選擇電極的材料； ? 選擇加工方式；

? 加工中應(yīng)注意的其它問題。

數(shù)控機(jī)床與編程 132

第三篇：最先進(jìn)的數(shù)控加工機(jī)床

此機(jī)器為德國著名的德馬吉DMG Deckel Maho 5軸萬能機(jī)床，使用德國openmind公司hypermill軟件。

日本Daishin Seiki公司為了紀(jì)念公司創(chuàng)立50周年，使用于德馬吉DMU 60P DUOBLOCK 5軸聯(lián)動(dòng)高精度數(shù)控加中心，將一塊鋁錠一次成型加工成為一個(gè)十分精巧的山地摩托頭盔，這也獲得了09年日本機(jī)械加工獎(jiǎng)的金獎(jiǎng)。Dsishin seikl公司使用了德國hypermill 的軟件版本號(hào)2009.1，他們表示希望通過制造此頭盔將此機(jī)器和軟件發(fā)揮到極限，展示公司的實(shí)力，三位工程師花費(fèi)了總計(jì)約150小時(shí)進(jìn)行編程。

德國DMU 60 P duoBLOCK數(shù)控機(jī)床指標(biāo)----

僅為 4.5 秒的屑-屑換刀時(shí)間，以及極高的機(jī)床精度，使得該系列萬能銑床成為了5軸加工中心新的里程碑。通過 duoBLOCK®方案與帶一體式、直接測(cè)量系統(tǒng)的精確回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的組合，duoBLOCK®機(jī)床展現(xiàn)出更大的準(zhǔn)確度、高動(dòng)態(tài)性能以及由此帶來的生產(chǎn)率的大幅提高。以最小的底座提供600 x 700 x 600 mm的大型加工空間是 DMU 60 P duoBLOCK®的另一大亮點(diǎn)。這些令人難忘的性能還可以通過各種選配項(xiàng)得到進(jìn)一步的提高。

> 大尺寸優(yōu)化加工空間具有最佳的暢通性和更高的透明度、配有 19" 顯示屏的 DMG ERGOline®Control 控制面板和最先進(jìn)的 5 軸控制技術(shù)

> 現(xiàn)在600 系列也提供了 duoBLOCK®方案的更多價(jià)值：在精度、堅(jiān)固性、動(dòng)態(tài)性和人體工程學(xué)方面都具突出表現(xiàn)

> 標(biāo)配快速、垂直的鏈?zhǔn)降稁?，可選配最多 180 個(gè)刀位

> 供各種應(yīng)用情況使用的主軸型號(hào)： 12,000 rpm, 18,000 rpm, 24,000 rpm

> 精密加工重達(dá) 700 kg 的重型工件

五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力?，F(xiàn)在，大家普遍認(rèn)為，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等等加工的唯一手段。也是鑒于此美國歐盟及日本一直將一些高精度的五軸機(jī)床列為限制出口產(chǎn)品

第四篇：日本機(jī)床發(fā)展1

日本機(jī)床發(fā)展史

（時(shí)間:2011-11-14 共有 人次瀏覽）

1、近代機(jī)床源自英國

1769年英國人詹姆斯.瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)揭開了產(chǎn)業(yè)革命的帷幕.然而,按理論要制成這個(gè)蒸汽機(jī),得用正確的尺寸來加工可稱作其心臟的氣缸內(nèi)面和活塞外周,這是絕對(duì)條件.使其加工成為可能的就是“臥式鏜床”，這是由英國人約翰。威爾森于1775年制成的，為制造蒸汽機(jī)作出了巨大的貢獻(xiàn)。

1797年英國人亨利。莫茲利創(chuàng)制成被稱為近代機(jī)床鼻祖的帶有機(jī)動(dòng)進(jìn)給刀架的鐵制螺紋切削車床，并于1800年完成了其改良型。機(jī)床，作為制作機(jī)器的機(jī)器，被稱作“工作母機(jī)”，而莫茲利的近代車床則可謂是產(chǎn)出工作母機(jī)的始祖機(jī)器。

到了19世紀(jì)，作為工作母機(jī)的機(jī)床在美國扎下了根。獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)、南北戰(zhàn)爭(zhēng)所需要的軍火生產(chǎn)加速了機(jī)床的發(fā)展。

零部件需要統(tǒng)一規(guī)格的軍火產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，孕育出銑床（艾黎?；萏啬?。1827年）、磨床（布朗—夏普，1868年）、磚塔車床（拉姆節(jié)蓀）、自動(dòng)車床（斯潘塞）等用于批量生產(chǎn)的機(jī)床并促使其進(jìn)步。

而且，在美國作為汽車生產(chǎn)而創(chuàng)建的大批量生產(chǎn)方式也被應(yīng)運(yùn)于機(jī)床的生產(chǎn)線中。直線往復(fù)進(jìn)行的切削加工也因加工大面積平面之需要而應(yīng)運(yùn)而生，自1820年起，就有羅伯特、布拉托、傅克斯、庫雷緬特等先驅(qū)者從事研究。

1900年美英兩國各自開發(fā)出高速度鋼刀具，使得機(jī)床的生產(chǎn)效率和加工精度有了顯著的進(jìn)步。于是作為強(qiáng)力有型有特色的英國機(jī)床的利用價(jià)值再次受到了青睞，以至英式和美式兩種系統(tǒng)的機(jī)床在國際市場(chǎng)上形成了對(duì)抗。

此前，1800年代后半葉由于被譽(yù)為機(jī)床新技術(shù)的奠定人的約瑟夫。R.。布朗等的成就，機(jī)床工業(yè)的主導(dǎo)權(quán)已由英國轉(zhuǎn)移至美國。

同時(shí)，進(jìn)入1900年代后，在德國出現(xiàn)了超硬刀具，給機(jī)械加工帶來了革命性的變化。

在這種百花繚亂的技術(shù)革新的形勢(shì)下，機(jī)床產(chǎn)業(yè)似乎與全球進(jìn)入又一輪軍備競(jìng)賽趨勢(shì)相聯(lián)運(yùn)，瀕臨第二次世界大戰(zhàn)而呈現(xiàn)異常繁榮的景象，其技術(shù)也跟著得到了顯著發(fā)展。

2、急劇變動(dòng)的機(jī)床生產(chǎn)國

以第二次世界大戰(zhàn)為契機(jī)，機(jī)床的發(fā)展方向向如何減少人工、而又能制造高精度工件方面轉(zhuǎn)移。同時(shí)，機(jī)床的生產(chǎn)國也由以歐美為中心擴(kuò)展發(fā)展中國家、甚至新興工業(yè)國家，伴隨著生產(chǎn)國的增加，全球機(jī)床生產(chǎn)規(guī)模也擴(kuò)大。

讓我們聚焦于切削型，便可觀察到其近年來的特征是：1970年全世界機(jī)床生產(chǎn)總額是60億美元，1980年增加到200億美元，到1990年為339億美元，到2006年則增加到434億美元（估算值）了。推動(dòng)其急劇增長的最大原因是1952年美國開發(fā)的、其后以日本為中心經(jīng)過劇烈的技術(shù)革新和普及的NC機(jī)床的問世。

伴隨著NC機(jī)床的出現(xiàn)，加上作為戰(zhàn)后世界框架的東西冷戰(zhàn)結(jié)構(gòu)的終結(jié)、中國及亞洲各國工業(yè)化進(jìn)展、蘇聯(lián)的崩潰以及市場(chǎng)的全球化這種劇烈的形勢(shì)變化，機(jī)床生產(chǎn)國也發(fā)生了劇烈的變動(dòng)。

例如，1987年的狀況是美國占全世界生產(chǎn)比重第一位，第二位是蘇聯(lián)，第三位是西德，第四位是日本，第五位是英國，然而按2006年推定值聽排位則變?yōu)椋旱谝晃蝗毡?、第二位德國、第三位中國，第四位意大利，第五位韓國。長年引領(lǐng)世界機(jī)床生產(chǎn)的美國和蘇聯(lián)（現(xiàn)在的俄國）現(xiàn)在已大步退后，取而代之的日本自1982年登上頭把椅以來，一直獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，而德國僅以微弱之差緊隨其后。

同時(shí)勢(shì)力日增的是中國。2002年超過美國，生產(chǎn)總額排位第四，2005年躍居第三，2009年終于超過了日本和德國坐上了生產(chǎn)總額世界第一的寶座。成長為世界工廠的中國，同時(shí)又作為機(jī)床的消費(fèi)大國，市場(chǎng)也急劇擴(kuò)大，2002年以來大大超越德國、日本和美國，獨(dú)占鰲頭。

3、關(guān)聯(lián)軍火，得以發(fā)展

據(jù)最早的記錄，在日本，1872年（明治5年）東京炮兵工廠自家制造了2臺(tái)銑床和臺(tái)式雙頭臥式鉆床，次年安裝了中島工廠的3臺(tái)臺(tái)式銑床和2臺(tái)多軸鉆床。當(dāng)然與今日的銑床和鉆床不可同日而語，要簡(jiǎn)單得多。

日本的機(jī)床工業(yè)與槍炮和艦艇等軍火密切關(guān)聯(lián)才發(fā)展起來的。

機(jī)床雖然在江戶幕府末期已經(jīng)從荷蘭、法國等國進(jìn)口，但是在軍火需求旺盛的甲午戰(zhàn)爭(zhēng)（1894-1895）時(shí)，日本還沒有一個(gè)像樣的機(jī)器和廠家。于是，痛感其勢(shì)在必行的日本軍部竭盡其所能著手培育機(jī)床工業(yè)。

在這種軍部的保護(hù)和甲午戰(zhàn)爭(zhēng)后整個(gè)景氣繁榮以及軍火產(chǎn)生擴(kuò)大的背景下，機(jī)床工業(yè)逐漸萌芽，不久爆發(fā)的日俄點(diǎn)戰(zhàn)爭(zhēng)（1904-1905年）便成為了一個(gè)轉(zhuǎn)機(jī)。

日俄戰(zhàn)爭(zhēng)中，各地民間工廠開始制造用于軍需品尤其是用于生產(chǎn)炮彈的機(jī)床，以此為契機(jī)，明治20年代（1888-1897年）問世的池貝工廠和日石新瀉鐵工所，或者明治30年代（1898-1907年）初創(chuàng)業(yè)的大隈面機(jī)商會(huì)（大隈鐵工所，現(xiàn)為OKUMA）和若山鐵工所（現(xiàn)為新日本工機(jī)）等提高了作為機(jī)床廠家的地位。

至今還保存著的最早的日本國產(chǎn)機(jī)床是池貝莊太郎先生（池貝工廠及而后的池貝的創(chuàng)始人）于1889年制作的自家用的9英寸車床。

明治（1868-1912年）末期至大正（1912-1926年）初期整個(gè)日本經(jīng)濟(jì)正處于蕭條之際，仿佛迎來了救星似的，1914年爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)。這次戰(zhàn)爭(zhēng)給日本產(chǎn)業(yè)界帶來了空前的景氣，機(jī)床業(yè)也不例外。

至此在蕭條中苦苦掙扎的工廠不僅恢復(fù)了生氣，甚至涌現(xiàn)也許多自稱是機(jī)床制造商的新廠家。例如創(chuàng)建于明治40年代（1908-1912年）的唐津鐵工所、東京瓦斯電氣工業(yè)（后來的日立精機(jī)，于2002年和森精機(jī)制作所合并）、久保田鐵工所（現(xiàn)為KUBOTA）、小松制作所（現(xiàn)為KOMATU）等，規(guī)模也擴(kuò)大到有從業(yè)人員200至700人中等工廠。

當(dāng)時(shí)歐美各國忙于戰(zhàn)爭(zhēng)，沒有余力出口機(jī)床到國外，英國、中國等國開始從日本進(jìn)口機(jī)床。從1915年至919年，日本產(chǎn)量的大約10%用于出口。

1921年，政府主辦的首次機(jī)床展覽會(huì)在大阪舉行同，有大約80個(gè)國產(chǎn)機(jī)參展。不過，說是國產(chǎn)機(jī)，幾乎都是外國產(chǎn)品的仿造品。但是，據(jù)說各廠家正是通過參加該展覽會(huì)這個(gè)機(jī)會(huì)開始致力于獨(dú)自的設(shè)計(jì)和講究材料以及提高產(chǎn)品的精度的，從喚起這種意識(shí)的角度而言，這是一屆意義深遠(yuǎn)的展覽會(huì)。

4、制造事業(yè)法奠定了基礎(chǔ)

大正末年起日益蕭條的日本經(jīng)濟(jì)于1931年陷入了深淵。機(jī)床的生產(chǎn)每年遞減10~20%，各廠家都陷入瀕臨破產(chǎn)的泥坑而不能自拔。

然而1931年8月發(fā)生的滿洲事變又一次挽救了這次蕭條，日本機(jī)床工業(yè)與軍火產(chǎn)業(yè)攜手互濟(jì)重新步入成長期。

同時(shí)，機(jī)床工業(yè)對(duì)文明國家而言，不僅僅是軍火產(chǎn)業(yè)，也是整個(gè)機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)，這種認(rèn)識(shí)也得到了廣泛認(rèn)同。1938年7月政府制定了《機(jī)床制造事業(yè)法》，也開始對(duì)機(jī)床廠家的培育。

被指定該法認(rèn)可的工廠意味著向一流廠家邁出了第一步，實(shí)際上，如不被指定便不能享受免稅等政府給的優(yōu)惠。為此，許多廠家進(jìn)行各種努力，或增加設(shè)備，或建立產(chǎn)品檢驗(yàn)組織來滿足被認(rèn)可的條件（普通的機(jī)床制造廠設(shè)備為200臺(tái)）。

這種為被指定而努力創(chuàng)造條件的做法，也為日本機(jī)床工業(yè)追趕世界水準(zhǔn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從這個(gè)意義上來說，該時(shí)期的法律制定與企業(yè)的努力對(duì)后世也產(chǎn)生了重要的影響。

著名的廠家一齊停止了皮帶塔輪式機(jī)器的生產(chǎn)，改換生產(chǎn)電機(jī)直接連接型機(jī)器。并致力于可同外國產(chǎn)品抗?fàn)幍母咝?、新型機(jī)器的設(shè)計(jì)和制造。

政府為了提高技術(shù)水準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)規(guī)格化，協(xié)同軍部和廠家設(shè)計(jì)出起名為S型（Standard）機(jī)床的普通車床、鉆床、銑床等標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，并一起加以公開。S型車床頗有聲譽(yù)，戰(zhàn)后還在生產(chǎn)。

1937年盧溝橋事變爆發(fā)，日本經(jīng)濟(jì)逐漸轉(zhuǎn)入戰(zhàn)時(shí)體制，5年后制定的重要產(chǎn)業(yè)統(tǒng)制令，將機(jī)床完全置于政府的編制下了。

此外，1939年起德國發(fā)動(dòng)了戰(zhàn)爭(zhēng)，德國的機(jī)床需求激增，加上次年美國禁止對(duì)日出口，日本再也不能依存外國的機(jī)床了。為此，舉國上下大搞坐標(biāo)鏜床、螺紋磨床和齒輪磨床等的國產(chǎn)化。

廠家的數(shù)量隨著需求的擴(kuò)大而增加，1940年擁有設(shè)備20臺(tái)以上的公司超過400家。1943年產(chǎn)量達(dá)到6億日元（14萬噸）記錄了日本機(jī)床產(chǎn)業(yè)史上最高產(chǎn)量。

廠家激增是由于經(jīng)濟(jì)統(tǒng)制，為纖維機(jī)械等民生產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械工廠轉(zhuǎn)為生產(chǎn)機(jī)床，現(xiàn)存的廠家收買了紡織廠等后新設(shè)機(jī)床廠所致。

然而生產(chǎn)激增的1943年，同時(shí)材料又嚴(yán)重不足。第二次世界大戰(zhàn)也接近尾聲，不久將結(jié)束，在這期間，有過變更通用機(jī)的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化構(gòu)造，節(jié)省材料來生產(chǎn)機(jī)床的時(shí)期。所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品便是近似于單功能機(jī)床的所謂的“戰(zhàn)時(shí)型機(jī)床”。

5、轉(zhuǎn)業(yè)者頻出的戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后的混亂期

留下巨大傷痕，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束了。沒有了軍需的機(jī)床廠有許多轉(zhuǎn)向生產(chǎn)炒鍋、煮鍋、鋤頭、犁等民用品、農(nóng)機(jī)具。也有不少的工廠或者回到了戰(zhàn)前原來的經(jīng)營范圍，或者轉(zhuǎn)向其他行業(yè)，暫時(shí)生產(chǎn)土木機(jī)械、纖維機(jī)械等。

這種混亂幾乎持續(xù)了10年，到1955年才出現(xiàn)了擺脫混亂的趨向。1956年的經(jīng)濟(jì)白皮書甚至開始使用“戰(zhàn)后已經(jīng)結(jié)束”這種表達(dá)方式了。隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)興的進(jìn)展，對(duì)機(jī)床的需求也日益增加，加上作為節(jié)省外匯的一環(huán)限制機(jī)床進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)床市場(chǎng)生機(jī)勃勃。

這時(shí)，有的企業(yè)開始與國外企業(yè)進(jìn)行技術(shù)合作，國產(chǎn)機(jī)床很快填補(bǔ)了戰(zhàn)爭(zhēng)中和戰(zhàn)后時(shí)期的技術(shù)空白，開始呈現(xiàn)恢復(fù)的兆頭。

作為機(jī)械加工技術(shù)的的招牌，開始倡導(dǎo)高速強(qiáng)力切削，技術(shù)與成本核算瓶頸諸多的許多專用機(jī)床也開始生產(chǎn)了。但是引進(jìn)這種新技術(shù)的優(yōu)秀產(chǎn)品對(duì)中小用戶來說則是可望不可及，并未普及到基層。

6、日本獨(dú)創(chuàng)技術(shù)的萌芽

經(jīng)過戰(zhàn)后復(fù)興期，進(jìn)入昭和年30年代（1955-1964）后，機(jī)床產(chǎn)業(yè)終于伴隨著強(qiáng)勁的復(fù)蘇力開始了新的成長。從那時(shí)起玩直至1970年代，機(jī)床業(yè)界的顯著發(fā)展被歷史所稱道。

在技術(shù)方面，基本上趕上了歐美發(fā)達(dá)國家水平，擺脫了過去仿造時(shí)代的束縛，開始融入與日本產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相匹配的獨(dú)創(chuàng)性。產(chǎn)品的精密度和功能大幅提高，國際競(jìng)爭(zhēng)力開始形成，為今日的強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)力打下了基礎(chǔ)。

在生產(chǎn)方面，1962年創(chuàng)記錄地達(dá)到生產(chǎn)總額1000億日元，在世界上躍入第五位主要機(jī)床生產(chǎn)國，僅次于當(dāng)時(shí)的美國、西德、蘇聯(lián)和英國。

這次發(fā)越，其背景是被稱作神武景氣、巖戶景氣那種一而再、再而三的日本國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)盛景，“投資引來新一輪的投資”的那種投資意欲旺盛的氣氛中，需求急速膨脹，機(jī)床廠家受其影響也積極地進(jìn)行設(shè)備增強(qiáng)投資。

這種擴(kuò)大規(guī)模大批量生產(chǎn)的結(jié)果使得價(jià)格下降，即便高級(jí)機(jī)型，中小廠家也能夠買得起了。被稱為經(jīng)濟(jì)型車床的普機(jī)一再開發(fā)也是這個(gè)時(shí)期。

其間，受1965年（昭和40年）前后發(fā)生的所謂“昭和40年蕭條”的影響破產(chǎn)企業(yè)頻出，為了加強(qiáng)企業(yè)間的連帶關(guān)系，由通過?。ìF(xiàn)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省）主導(dǎo)并實(shí)施了集團(tuán)化等政策。

然而，這基本上也不過是經(jīng)濟(jì)增長過程中暫時(shí)的衰退。一旦擺脫了停滯，由家電和以汽車大眾化為背景的汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)頭，經(jīng)濟(jì)景氣和機(jī)床需求重拾升勢(shì)，迎來了高增長期即為表達(dá)前所未有之意借用更無史可考的神話故事來命名的“伊奘諾景氣”期。

此時(shí)產(chǎn)業(yè)界出現(xiàn)的一個(gè)課題就是嚴(yán)重的人手不足。生產(chǎn)技術(shù)上追求省力化，機(jī)床作為其強(qiáng)有力的推進(jìn)者深受青睞。尤其是數(shù)控機(jī)床，備受關(guān)注，它的出現(xiàn)促進(jìn)了更高層次的技術(shù)革新。

由于這種NC機(jī)床需求的高漲和傳統(tǒng)的通用車床及鉆床等的批量生產(chǎn)正規(guī)化，1970年機(jī)床生產(chǎn)首次突破3000億日元大頭，充分享受了戰(zhàn)后最大的好景氣。

7、石油危機(jī)來襲

進(jìn)入20世紀(jì)以來美國貿(mào)易收支首次出現(xiàn)赤字，在此背景下，尼克松總統(tǒng)于1971年8月提出保衛(wèi)美元政策，世界為美元危機(jī)而震動(dòng)。持續(xù)了大約5年的“伊奘諾景氣”開始蒙上陰影的日本，也由于對(duì)美出口依存太高，受到美國保衛(wèi)美元政策的直接沖擊。以此為契機(jī)，國際貨幣進(jìn)行了調(diào)整，日元經(jīng)過4個(gè)月的浮動(dòng)匯率制升值了16.88%（其后于1973年改為浮動(dòng)匯率制）。1美元兌換360日元變?yōu)?美元兌換308日元，如何削減成本維護(hù)國際競(jìng)爭(zhēng)力成為產(chǎn)業(yè)界的緊急課題。

在這種環(huán)境變化的背景下，機(jī)床業(yè)界在技術(shù)層面加強(qiáng)了立足于群組技術(shù)的群控、系統(tǒng)化取向，在需求層面又確定了要以NC機(jī)床為中心，省力、省人化機(jī)種便成為更新設(shè)備投資 的中心。

1973年10月起至11月中東產(chǎn)油國家決定大幅度提高原油價(jià)格。原油進(jìn)口依存度高達(dá)99%以上的日本受到巨大打擊，不僅是產(chǎn)業(yè)界連一般消費(fèi)社會(huì)也震動(dòng)了。當(dāng)時(shí)正好推行列島改造政策，土地和建材等價(jià)格異常地暴漲，就像晴天霹靂似的又來了個(gè)石油資源供應(yīng)的嚴(yán)格限制，引發(fā)起物價(jià)瘋漲、缺貨、藏貨、囤貨的異常事態(tài)，幾近恐慌狀態(tài)。

產(chǎn)業(yè)界的設(shè)備投資急劇萎縮，機(jī)床需求急減。日本機(jī)床工業(yè)會(huì)的會(huì)員訂單統(tǒng)計(jì)從1973年的2592億日元到次年下滑正至1456億日元。如考慮暴漲的價(jià)格，實(shí)際上減少近半。虧損企業(yè)不斷涌現(xiàn)，出賣資產(chǎn)、縮編人員、募集希望退職人員等，各種減磅措施都在實(shí)施，但還是阻擋不了破產(chǎn)企業(yè)頻出的現(xiàn)象。

8、市場(chǎng)與技術(shù)的機(jī)電一體化

始于石油危機(jī)的大蕭條從1977年開始企穩(wěn)。機(jī)床工業(yè)的恢復(fù)具有在半導(dǎo)體技術(shù)日新月異發(fā)展背景下的機(jī)電一體化進(jìn)展和出口市場(chǎng)急劇擴(kuò)大的特征。

生產(chǎn)金額頻創(chuàng)歷史記錄，1978年達(dá)到3655億日元，以后直至1981年的8513億日元，年看更新記錄。

按金額統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模急劇擴(kuò)大的最大原因是機(jī)電一體化帶來的單價(jià)的上升。生產(chǎn)額中NC機(jī)床所占的比率1976年為22.4%，到1978年時(shí)為29.4%。1979為41.1%，這期間每年增長10%以上。家族經(jīng)營的小規(guī)模加工業(yè)者也開始配備普及型NC機(jī)床，需求的范圍急速擴(kuò)大，加快了NC化率的步伐。

同時(shí)，出口也于1979年突破了2000億日元大關(guān)，出口比率（生產(chǎn)總額中出口所占的比率）為42.7%，與上出口比率44.8%一樣，機(jī)床以這個(gè)時(shí)期為界急速轉(zhuǎn)變成出口產(chǎn)業(yè)。

機(jī)床生產(chǎn)隨著國國內(nèi)外市場(chǎng)的擴(kuò)大而擴(kuò)大，1985年達(dá)到10511億日元，首次超過10000億日元大關(guān)。其最大的原因是，70年代后半葉出現(xiàn)的C（Computer計(jì)算機(jī)）NC的機(jī)床應(yīng)運(yùn)技術(shù)水準(zhǔn)大幅提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)凌駕于可以說計(jì)算機(jī)老家的歐美，在全球構(gòu)筑成強(qiáng)有力的國際競(jìng)爭(zhēng)力。

9、一路飆升型增長方式的終結(jié)

對(duì)日本制造的機(jī)床出口急劇擴(kuò)大，自然引起進(jìn)口方歐美各國的強(qiáng)烈不滿，有時(shí)甚至彌漫著險(xiǎn)惡的氣氛。其結(jié)果便是1985年10月發(fā)達(dá)5國首腦會(huì)談中提出的強(qiáng)烈的誘導(dǎo)日元升值的“廣場(chǎng)協(xié)議”，之后，日元從1美元+240日元前后，一下子暴漲至130日元，“日元升值蕭條”襲擊了日本。貿(mào)易默察的日益嚴(yán)重以及對(duì)美機(jī)床出口數(shù)量的自主限制、歐洲對(duì)日本機(jī)床出口實(shí)行監(jiān)視等措施的實(shí)施，使得市場(chǎng)急遽縮小。

但是此時(shí)的日本產(chǎn)業(yè)界還留有很強(qiáng)的復(fù)原能力。在1989、1990時(shí)所謂的泡沫景氣頂峰期，機(jī)床的生產(chǎn)額為擴(kuò)大到13034億日元，日本機(jī)床工業(yè)會(huì)統(tǒng)計(jì)的訂單額擴(kuò)大到14121億日元（均為1990年數(shù)值），這個(gè)業(yè)績(jī)至今保持著本機(jī)床供需的最高記錄。頂峰時(shí)期的1990年僅國內(nèi)需求就超過10000億日元（按訂單統(tǒng)計(jì)），可見國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的設(shè)備投資是何等活躍。

作為促進(jìn)市場(chǎng)擴(kuò)大的要素，少不了技術(shù)層面的高度化。尋根究底般地追求高速化、復(fù)合化、高精度化這種帶有普遍性的課題，同時(shí)又以計(jì)算機(jī)為核心的信息系統(tǒng)這一裝置喚起機(jī)床的新需求，這些都沒錯(cuò)。

然而，戰(zhàn)后一路飆升的日本經(jīng)濟(jì)，隨著泡沫景氣的崩潰，轉(zhuǎn)身向下突入了負(fù)增長時(shí)代。機(jī)床訂單1993年為5317億日元，從1993年的頂峰一下少了60%以上，機(jī)床工業(yè)陷入大混亂狀態(tài)中。

1995年起，因?qū)ε菽瓡r(shí)期設(shè)置的設(shè)備需要更新和對(duì)地球環(huán)境問題投資的啟動(dòng)，機(jī)床的需求才終于開始擺脫漫長的平成蕭條。同時(shí)，機(jī)床廠家在負(fù)增長時(shí)期和為迎接21世紀(jì)到來而開展的企業(yè)重建（Restructuring）活動(dòng)也如火如茶，可以說開始了新一輪的機(jī)床工業(yè)的建設(shè)。

但是，正當(dāng)人心思變重新奮起的時(shí)候，泡沫時(shí)期遭受的深重創(chuàng)傷的后遺癥尤其在金融機(jī)關(guān)和不動(dòng)產(chǎn)、大型建筑公司等企業(yè)不斷顯現(xiàn)。為處理這巨大的負(fù)的遺產(chǎn)政府投入了巨額資金我，結(jié)果給剛點(diǎn)燃的產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)潑了一盆冷水。1997年和1998的重新回到10000億日元以上的機(jī)床生產(chǎn)額，到1999年一下子同比下滑26.8%。為7395億日元。

急速發(fā)展的IT（信息技術(shù)）化從根本改變著物品制造的手法，喚起了手機(jī)、計(jì)算機(jī)等IT關(guān)聯(lián)設(shè)備的爆發(fā)性的需求。這給機(jī)床需求帶來了良好影響，2000年的機(jī)床市場(chǎng)對(duì)電子電氣機(jī)械和精密設(shè)備的需求大幅增加。然而，生氣勃勃的景象也不過眨眼間的功夫，次年2001年手機(jī)需求便到了頭，以此為契機(jī)遭受了前所未有的IT蕭條。其結(jié)果，不僅IT關(guān)聯(lián)領(lǐng)域，廣泛的制造業(yè)的設(shè)備投資受到抑制，機(jī)床需求也大幅減少。

盡管如此，即便IT和半導(dǎo)體業(yè)界陷入蕭條的深淵、設(shè)備投資遭遇嚴(yán)寒，這個(gè)期間汽車工業(yè)的設(shè)備投資卻十分堅(jiān)實(shí)。這是因?yàn)樵诒Ｗo(hù)地球環(huán)境這個(gè)終及目標(biāo)下，對(duì)低耗油、輕量化、安全性能高以及追求更高生產(chǎn)效率等的先行投資十分活躍之緣故。于是，機(jī)床業(yè)界在因IT蕭條而大幅下滑的低迷的需求中，提高了對(duì)汽車工業(yè)的依存度。

2003年后半期IT和半導(dǎo)體業(yè)界又重新有了生氣。其背景是具有照相機(jī)功能的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、薄型大畫面電視和DVD（多目的光盤）等被稱作所謂的數(shù)碼家電的商品群的快速增長引領(lǐng)了投資。

2002年10月起，機(jī)床訂單也由減少轉(zhuǎn)為增加，至2006年11朋連續(xù)50個(gè)月增長。這個(gè)記錄超過1997年恢復(fù)期的45個(gè)月，為迄今時(shí)間最長。

汽車和數(shù)碼家電銷售的順暢引發(fā)了世界同時(shí)的好景氣。為追求廉價(jià)勞動(dòng)力和廉價(jià)的制造成本，從80年代起制造工廠已經(jīng)開始向亞洲轉(zhuǎn)移，尤其顯著的是向擁有巨大市場(chǎng)的中國傾斜。

汽車和數(shù)碼家電市場(chǎng)的繁榮誘發(fā)了進(jìn)入中國等亞洲國家的企業(yè)和工廠的設(shè)備投資，日本機(jī)床充分享受了空前的中國熱。受這種國內(nèi)外好景氣的支撐，2007年機(jī)床訂單超過了泡沫時(shí)期的頂峰，達(dá)到15899億日元。

今后這種IT化的投資將橫向擴(kuò)大，范圍將拓得更寬廣。加上為保護(hù)地球環(huán)境的技術(shù)革新，減少地球負(fù)荷的投資，正式啟動(dòng)也還在后頭呢！

2008年9月美國金融危機(jī)引發(fā)的全球經(jīng)濟(jì)同時(shí)蕭條，整個(gè)制造業(yè)不敢進(jìn)行設(shè)備投資，機(jī)床需求劇減。為此，2004年4月以來連續(xù)保持的機(jī)床訂單總額超10000億日元的記錄，到2008年9月中斷了，共維持了53個(gè)月。

主要依存汽車、建設(shè)機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等需求的機(jī)床市場(chǎng)現(xiàn)正處于在很大的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的漩渦中。這種市場(chǎng)變革，也就是說，逼迫日本機(jī)床業(yè)界無論技術(shù)、管理和銷售方法都須變革。如何改變自己？可以說，現(xiàn)在已經(jīng)被迫站立在新的企業(yè)重組的舞臺(tái)上了。

來源: 精密機(jī)床網(wǎng)

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第五篇：數(shù)控編程及其發(fā)展

數(shù)控加工技術(shù)概述（轉(zhuǎn)帖）

數(shù)控編程及其發(fā)展

數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實(shí)際的強(qiáng)烈需求，國內(nèi)外都對(duì)數(shù)控編程技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。下面就對(duì)數(shù)控編程及其發(fā)展作一些介紹。

1.1 數(shù)控編程的基本概念

數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務(wù)是計(jì)算加工走刀中的刀位點(diǎn)（cutter location point簡(jiǎn)稱CL點(diǎn)）。刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線與刀具表面的交點(diǎn)，多軸加工中還要給出刀軸矢量。

1.2 數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展概況

為了解決數(shù)控加工中的程序編制問題，50年代，MIT設(shè)計(jì)了一種專門用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進(jìn)，增加多坐標(biāo)曲面加工編程功能）、APT-AC（Advanced contouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT-/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進(jìn)版。

采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡(jiǎn)煉，走刀控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語言”級(jí)，上升到面向幾何元素.APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復(fù)雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對(duì)零件形狀、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗(yàn)證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動(dòng)化，集成化。

針對(duì)APT語言的缺點(diǎn)，1978年，法國達(dá)索飛機(jī)公司開始開發(fā)集三維設(shè)計(jì)、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設(shè)計(jì)、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗(yàn)證等問題，推動(dòng)了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，為了適應(yīng)CIMS及CE發(fā)展的需要，數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化和智能化方向發(fā)展。

在集成化方面，以開發(fā)符合STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)化特征造型系統(tǒng)為主，目前已進(jìn)行了大量卓有成效的工作，是國內(nèi)外開發(fā)的熱點(diǎn)；在智能化方面，工作剛剛開始，還有待我們?nèi)ヅΑC刀具軌跡生成方法研究發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點(diǎn)，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。下面就刀具軌跡產(chǎn)生方法作一些介紹。

2.1 基于點(diǎn)、線、面和體的NC刀軌生成方法

CAD技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實(shí)體造型發(fā)展階段，一直到現(xiàn)在的參數(shù)化特征造型。在二維繪圖與三維線框階段，數(shù)控加工主要以點(diǎn)、線為驅(qū)動(dòng)對(duì)象，如孔加工，輪廓加工，平面區(qū)域加工等。這種加工要求操作人員的水平較高，交互復(fù)雜。在曲面和實(shí)體造型發(fā)展階段，出現(xiàn)了基于實(shí)體的加工。實(shí)體加工的加工對(duì)象是一個(gè)實(shí)體（一般為CSG和B-REP混合表示的），它由一些基本體素經(jīng)集合運(yùn)算（并、交、差運(yùn)算）而得。實(shí)體加工不僅可用于零件的粗加工和半精加工，大面積切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的數(shù)控編程系統(tǒng)的研究與開發(fā)，是特征加工的基礎(chǔ)。

實(shí)體加工一般有實(shí)體輪廓加工和實(shí)體區(qū)域加工兩種。實(shí)體加工的實(shí)現(xiàn)方法為層切法（SLICE），即用一組水平面去切被加工實(shí)體，然后對(duì)得到的交線產(chǎn)生等距線作為走刀軌跡。本文從系統(tǒng)需要角度出發(fā)，在ACIS幾何造型平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了這種基于點(diǎn)、線、面和實(shí)體的數(shù)控加工。

2.2 基于特征的NC刀軌生成方法

參數(shù)化特征造型已有了一定的發(fā)展時(shí)期，但基于特征的刀具軌跡生成方法的研究才剛剛開始。特征加工使數(shù)控編程人員不在對(duì)那些低層次的幾何信息（如：點(diǎn)、線、面、實(shí)體）進(jìn)行操作，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訉?duì)符合工程技術(shù)人員習(xí)慣的特征進(jìn)行數(shù)控編程，大大提高了編程效率。

W.R.Mail和A.J.Mcleod在他們的研究中給出了一個(gè)基于特征的NC代碼生成子系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的工作原理是：零件的每個(gè)加工過程都可以看成對(duì)組成該零件的形狀特征組進(jìn)行加工的總和。那么對(duì)整個(gè)形狀特征或形狀特征組分別加工后即完成了零件的加工。而每一形狀特征或形狀特征組的NC代碼可自動(dòng)生成。目前開發(fā)的系統(tǒng)只適用于2.5D零件的加工。

Lee and Chang開發(fā)了一種用虛擬邊界的方法自動(dòng)產(chǎn)生凸自由曲面特征刀具軌跡的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的工作原理是：在凸自由曲面內(nèi)嵌入一個(gè)最小的長方塊，這樣凸自由曲面特征就被轉(zhuǎn)換成一個(gè)凹特征。最小的長方塊與最終產(chǎn)品模型的合并就構(gòu)成了被稱為虛擬模型的一種間接產(chǎn)品模型。刀具軌跡的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面體特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。

Jong-Yun Jung研究了基于特征的非切削刀具軌跡生成問題。文章把基于特征的加工軌跡分成輪廓加工和內(nèi)區(qū)域加工兩類，并定義了這兩類加工的切削方向，通過減少切削刀具軌跡達(dá)到整體優(yōu)化刀具軌跡的目的。文章主要針對(duì)幾種基本特征（孔、內(nèi)凹、臺(tái)階、槽），討論了這些基本特征的典型走刀路徑、刀具選擇和加工順序等，并通過IP（Inter Programming）技術(shù)避免重復(fù)走刀，以優(yōu)化非切削刀具軌跡。另外，Jong-Yun Jong還在他1991年的博士論文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路徑。

特征加工的基礎(chǔ)是實(shí)體加工，當(dāng)然也可認(rèn)為是更高級(jí)的實(shí)體加工。但特征加工不同于實(shí)體加工，實(shí)體加工有它自身的局限性。特征加工與實(shí)體加工主要有以下幾點(diǎn)不同：

從概念上講，特征是組成零件的功能要素，符合工程技術(shù)人員的操作習(xí)慣，為工程技術(shù)人員所熟知；實(shí)體是低層的幾何對(duì)象，是經(jīng)過一系列布爾運(yùn)算而得到的一個(gè)幾何體，不帶有任何功能語義信息；實(shí)體加工往往是對(duì)整個(gè)零件（實(shí)體）的一次性加工。但實(shí)際上一個(gè)零件不太可能僅用一把刀一次加工完，往往要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具進(jìn)行加工；有時(shí)一個(gè)零件既要用到車削，也要用到銑削。因此實(shí)體加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工則從本質(zhì)上解決了上述問題；特征加工具有更多的智能。對(duì)于特定的特征可規(guī)定某幾種固定的加工方法，特別是那些已在STEP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的特征更是如此。如果我們對(duì)所有的標(biāo)準(zhǔn)特征都制定了特定的加工方法，那么對(duì)那些由標(biāo)準(zhǔn)特征夠成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系統(tǒng)能提供相應(yīng)的工藝特征，那么NCP系統(tǒng)就可以大大減少交互輸入，具有更多的智能。而這些實(shí)體加工是無法實(shí)現(xiàn)的；

特征加工有利于實(shí)現(xiàn)從CAD、CAPP、NCP及CNC系統(tǒng)的全面集成，實(shí)現(xiàn)信息的雙向流動(dòng)，為CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基礎(chǔ)；而實(shí)體加工對(duì)這些是無能為力的。

2.3 現(xiàn)役幾個(gè)主要CAD/CAM系統(tǒng)中的NC刀軌生成方法分析

現(xiàn)役CAM的構(gòu)成及主要功能

目前比較成熟的CAM系統(tǒng)主要以兩種形式實(shí)現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)集成：一體化的CAD/CAM系統(tǒng)（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相對(duì)獨(dú)立的CAM系統(tǒng)（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式直接從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型，而后者主要通過中性文件從其它CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型。然而，無論是哪種形式的CAM系統(tǒng)，都由五個(gè)模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊和后置處理模塊。下面僅就一些著名的CAD/CAM系統(tǒng)的NC加工方法進(jìn)行討論。

UGII加工方法分析

一般認(rèn)為UGII是業(yè)界中最好，最具代表性的數(shù)控軟件。其最具特點(diǎn)的是其功能強(qiáng)大的刀具軌跡生成方法。包括車削、銑削、線切割等完善的加工方法。其中銑削主要有以下功能：、Point to Point：完成各種孔加工；、Panar Mill：平面銑削。包括單向行切，雙向行切，環(huán)切以及輪廓加工等；、Fixed Contour：固定多軸投影加工。用投影方法控制刀具在單張曲面上或多張曲面上的移動(dòng)，控制刀具移動(dòng)的可以是已生成的刀具軌跡，一系列點(diǎn)或一組曲線；、variable Contour：可變軸投影加工；、Parameter line：等參數(shù)線加工?？蓪?duì)單張曲面或多張曲面連續(xù)加工；、Zig-Zag Surface：裁剪面加工；、Rough to Depth：粗加工。將毛坯粗加工到指定深度；、Cavity Mill：多級(jí)深度型腔加工。特別適用于凸模和凹模的粗加工；、Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、導(dǎo)動(dòng)面和檢查面的思路對(duì)刀具的移動(dòng)提供最大程度的控制。

EDS Unigraphics還包括大量的其它方面的功能，這里就不一一列舉了。

STRATA加工方法分析

STRATA是一個(gè)數(shù)控編程系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它是建立在ACIS幾何建模平臺(tái)上的。

它為用戶提供兩種編程開發(fā)環(huán)境，即NC命令語言接口和NC操作C++類庫。它可支持三軸銑削，車削和線切割NC加工，并可支持線框、曲面和實(shí)體幾何建模。其NC刀具軌跡生成方法是基于實(shí)體模型。STRATA基于實(shí)體的NC刀具軌跡生成類庫提供的加工方法包括：

Profile Toolpath：輪廓加工；

AreaClear Toolpath：平面區(qū)域加工；

SolidProfile Toolpath：實(shí)體輪廓加工；

SolidAreaClear Toolpath：實(shí)體平面區(qū)域加工；

SolidFace ToolPath：實(shí)體表面加工；

SolidSlice ToolPath：實(shí)體截平面加工；

Language-based Toolpath：基于語言的刀具軌跡生成。

其它的CAD/CAM軟件，如Euclid, Cimitron, CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本內(nèi)容大同小異，沒有本質(zhì)區(qū)別。

2.4 現(xiàn)役CAM系統(tǒng)刀軌生成方法的主要問題

按照傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)的工作方式，CAM系統(tǒng)以直接或間接（通過中性文件）的方式從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)模型。CAM系統(tǒng)以三維幾何模型中的點(diǎn)、線、面、或?qū)嶓w為驅(qū)動(dòng)對(duì)象，生成加工刀具軌跡，并以刀具定位文件的形式經(jīng)后置處理，以NC代碼的形式提供給CNC機(jī)床，在整個(gè)CAD /CAM及CNC系統(tǒng)的運(yùn)行過程中存在以下幾方面的問題：

CAM系統(tǒng)只能從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的低層幾何信息，無法自動(dòng)捕捉產(chǎn)品的幾何形狀信息和產(chǎn)品高層的功能和語義信息。因此，整個(gè)CAM過程必須在經(jīng)驗(yàn)豐富的制造工程師的參與下，通過圖形交互來完成。如：制造工程師必須選擇加工對(duì)象（點(diǎn)、線、面或?qū)嶓w）、約束條件（裝夾、干涉和碰撞等）、刀具、加工參數(shù)（切削方向、切深、進(jìn)給量、進(jìn)給速度等）。整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較低。

在CAM系統(tǒng)生成的刀具軌跡中，同樣也只包含低層的幾何信息（直線和圓弧的幾何定位信息），以及少量的過程控制信息（如進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、換刀等）。因此，下游的CNC系統(tǒng)既無法獲取更高層的設(shè)計(jì)要求（如公差、表面光潔度等），也無法得到與生成刀具軌跡有關(guān)的加工工藝參數(shù)。

CAM系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，各模塊相對(duì)獨(dú)立。例如刀具定位文件只記錄刀具軌跡而不記錄相應(yīng)的加工工藝參數(shù)，三維動(dòng)態(tài)仿真只記錄刀具軌跡的干涉與碰撞，而不記錄與其發(fā)生干涉和碰撞的加工對(duì)象及相關(guān)的加工工藝參數(shù)。

CAM系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。CAD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，即使是在一體化的集成CAD/CAM系統(tǒng)中，信息的共享也只是單向的和單一的。CAM系統(tǒng)不能充分理解和利用CAD系統(tǒng)有關(guān)產(chǎn)品的全部信息，尤其是與加工有關(guān)的特征信息，同樣CAD系統(tǒng)也無法獲取CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的加工數(shù)據(jù)信息。

這就給并行工程的實(shí)施帶來了困難。數(shù)控仿真技術(shù)

3.1計(jì)算機(jī)仿真的概念及應(yīng)用

從工程的角度來看，仿真就是通過對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)去研究一個(gè)已有的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)。分析復(fù)雜的動(dòng)態(tài)對(duì)象，仿真是一種有效的方法，可以減少風(fēng)險(xiǎn)，縮短設(shè)計(jì)和制造的周期，并節(jié)約投資。計(jì)算機(jī)仿真就是借助計(jì)算機(jī)，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過程。它隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速地發(fā)展，在仿真中占有越來越重要的地位。計(jì)算機(jī)仿真的過程可通過圖1所示的要素間的三個(gè)基本活動(dòng)來描述：

建模活動(dòng)是通過對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的觀測(cè)或檢測(cè)，在忽略次要因素及不可檢測(cè)變量的基礎(chǔ)上，用物理或數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行描述，從而獲得實(shí)際系統(tǒng)的簡(jiǎn)化近似模型。這里的模型同實(shí)際系統(tǒng)的功能與參數(shù)之間應(yīng)具有相似性和對(duì)應(yīng)性。

仿真模型是對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（簡(jiǎn)化模型）進(jìn)行一定的算法處理，使其成為合適的形式（如將數(shù)值積分變?yōu)榈\(yùn)算模型）之后，成為能被計(jì)算機(jī)接受的“可計(jì)算模型”。仿真模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)來講是一個(gè)二次簡(jiǎn)化的模型。

仿真實(shí)驗(yàn)是指將系統(tǒng)的仿真模型在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的過程。仿真是通過實(shí)驗(yàn)來研究實(shí)際系統(tǒng)的一種技術(shù)，通過仿真技術(shù)可以弄清系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)變量和環(huán)境條件的影響。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和仿真計(jì)算機(jī)的智能化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅在傳統(tǒng)的工程技術(shù)領(lǐng)域（航空、航天、化工等方面）繼續(xù)發(fā)展，而且擴(kuò)大到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生物等許多非工程領(lǐng)域，此外，并行處理、人工智能、知識(shí)庫和專家系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展正影響著仿真計(jì)算機(jī)的發(fā)展。數(shù)控加工仿真利用計(jì)算機(jī)來模擬實(shí)際的加工過程，是驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測(cè)切削過程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。

3.2數(shù)控仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀

數(shù)控機(jī)床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生，在實(shí)際生產(chǎn)中，常采用試切的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。但這種方法費(fèi)工費(fèi)料，代價(jià)昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時(shí)間和生產(chǎn)周期。后來又采用軌跡顯示法，即以劃針或筆代替刀具，以著色板或紙代替工件來仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的二維圖形（也可以顯示二維半的加工軌跡），有相當(dāng)大的局限性。對(duì)于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蠟、木料、改性樹脂和塑料等）來檢驗(yàn)加工的切削軌跡。但是，試切要占用數(shù)控機(jī)床和加工現(xiàn)場(chǎng)。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計(jì)算機(jī)仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展，目前正向提高模型的精確度、仿真計(jì)算實(shí)時(shí)化和改善圖形顯示的真實(shí)感等方向發(fā)展。

從試切環(huán)境的模型特點(diǎn)來看，目前NC切削過程仿真分幾何仿真和力學(xué)仿真兩個(gè)方面。幾何仿真不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響，只仿真刀具-工件幾何體的運(yùn)動(dòng)，以驗(yàn)證NC程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的機(jī)床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報(bào)廢等問題；同時(shí)可以減少從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。切削過程的力學(xué)仿真屬于物理仿真范疇，它通過仿真切削過程的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性來預(yù)測(cè)刀具破損、刀具振動(dòng)、控制切削參數(shù)，從而達(dá)到優(yōu)化切削過程的目的。

幾何仿真技術(shù)的發(fā)展是隨著幾何建模技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，包括定性圖形顯示和定量干涉驗(yàn)證兩方面。目前常用的方法有直接實(shí)體造型法，基于圖像空間的方法和離散矢量求交法。

3.3直接實(shí)體造型法

這種方法是指工件體與刀具運(yùn)動(dòng)所形成的包絡(luò)體進(jìn)行實(shí)體布爾差運(yùn)算，工件體的三維模型隨著切削過程被

不斷更新。

Sungurtekin和Velcker開發(fā)了一個(gè)銑床的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用CSG法來記錄毛坯的三維模型，利用一些基本圖元如長方體、圓柱體、圓錐體等，和集合運(yùn)算，特別是并運(yùn)算，將毛坯和一系列刀具掃描過的區(qū)域記錄下來，然后應(yīng)用集合差運(yùn)算從毛坯中順序除去掃描過的區(qū)域。所謂被掃過的區(qū)域是指切削刀具沿某一軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)所走過的區(qū)域。在掃描了每段NC代碼后顯示變化了的毛坯形狀。

Kawashima等的接合樹法將毛坯和切削區(qū)域用接合樹（graftree）表示，即除了空和滿兩種結(jié)點(diǎn)，邊界結(jié)點(diǎn)也作為八*樹（oct-tree）的葉結(jié)點(diǎn)，接合樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2。邊界結(jié)點(diǎn)包含半空間，結(jié)點(diǎn)物體利用在這些半空間上的CSG操作來表示。接合樹細(xì)分的層次由邊界結(jié)點(diǎn)允許的半空間個(gè)數(shù)決定。逐步的切削仿真利用毛坯和切削區(qū)域的差運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。毛坯的顯示采用了深度緩沖區(qū)算法，將毛坯劃分為多邊形實(shí)現(xiàn)毛坯的可視化。

用基于實(shí)體造型的方法實(shí)現(xiàn)連續(xù)更新的毛坯的實(shí)時(shí)可視化，耗時(shí)太長，于是一些基于觀察的方法被提出來。

3.4基于圖像空間的方法

這種方法用圖像空間的消隱算法來實(shí)現(xiàn)實(shí)體布爾運(yùn)算。Van Hook采用圖象空間離散法實(shí)現(xiàn)了加工過程的動(dòng)態(tài)圖形仿真。他使用類似圖形消隱的z_buffer思想，沿視線方向?qū)⒚骱偷毒唠x散，在每個(gè)屏幕象素上毛坯和刀具表示為沿z軸的一個(gè)長方體，稱為Dexel結(jié)構(gòu)。刀具切削毛坯的過程簡(jiǎn)化為沿視線方向上的一維布爾運(yùn)算，見圖3，切削過程就變成兩者Dexel結(jié)構(gòu)的比較：

CASE 1：只有毛坯，顯示毛坯，break；

CASE 2：毛坯完全在刀具之后，顯示刀具，break；

CASE 3：刀具切削毛坯前部，更新毛坯的dexel結(jié)構(gòu)，顯示刀具，break；

CASE 4：刀具切削毛坯內(nèi)部，刪除毛坯的dexel結(jié)構(gòu)，顯示刀具，break；

CASE 5：刀具切削毛坯內(nèi)部，創(chuàng)建新的毛坯dexel結(jié)構(gòu)，顯示毛坯，break；

CASE 6：刀具切削毛坯后部，更新毛坯的dexel結(jié)構(gòu)，顯示毛坯，break；

CASE 7：刀具完全在毛坯之后，顯示毛坯，break；

CASE 8：只有刀具，顯示刀具，break。

這種方法將實(shí)體布爾運(yùn)算和圖形顯示過程合為一體，使仿真圖形顯示有很好的實(shí)時(shí)性。

Hsu和Yang提出了一種有效的三軸銑削的實(shí)時(shí)仿真方法。他們使用z_map作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄一個(gè)二維網(wǎng)格的每個(gè)方塊處的毛坯高度，即z向值。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只適用于刀軸z向的三軸銑削仿真。對(duì)每個(gè)銑削操作通過改變刀具運(yùn)動(dòng)每一點(diǎn)的深度值，很容易更新z_map值，并更新工件的圖形顯示。

3.5離散矢量求交法

由于現(xiàn)有的實(shí)體造型技術(shù)未涉及公差和曲面的偏置表示，而像素空間布爾運(yùn)算并不精確，使仿真驗(yàn)證有很大的局限性。為此Chappel提出了一種基于曲面技術(shù)的“點(diǎn)-矢量”(point-vector)法。這種方法將曲面按一定精度離散，用這些離散點(diǎn)來表示該曲面。以每個(gè)離散點(diǎn)的法矢為該點(diǎn)的矢量方向，延長與工件的外表面相交。通過仿真刀具的切削過程，計(jì)算各個(gè)離散點(diǎn)沿法矢到刀具的距離s（如圖4所示）。

設(shè)sg和sm分別為曲面加工的內(nèi)、外偏差，如果sgsm則漏切。該方法分為被切削曲面的離散(discretization)、檢測(cè)點(diǎn)的定位（location）和離散點(diǎn)矢量與工件實(shí)體的求交(intersection)三個(gè)過程。采用圖像映射的方法顯示加工誤差圖形；零件表面的加工誤差可以精確地描寫出來。

總體來說，基于實(shí)體造型的方法中幾何模型的表達(dá)與實(shí)際加工過程相一致，使得仿真的最終結(jié)果與設(shè)計(jì)產(chǎn)品間的精確比較成為可能；但實(shí)體造型的技術(shù)要求高，計(jì)算量大，在目前的計(jì)算機(jī)實(shí)用環(huán)境下較難應(yīng)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)模擬?；趫D像空間的方法速度快得多，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)仿真，但由于原始數(shù)據(jù)都已轉(zhuǎn)化為像素值，不易進(jìn)行精確的檢測(cè)。離散矢量求交法基于零件的表面處理，能精確描述零件面的加工誤差，主要用于曲面加工的誤差檢測(cè)。