CNC编程的新面孔

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　　创建一个CNC可使用的产品数据模型的工作计划正在慢慢向前推进，但同时CAM软件的进展将使得编程员的工作效能异常有效而非多余。
　　CNC编程人员在做什么呢?最主要的是他们要确保机床即将执行的零件加工程序能成功地做出合格的零件。他们运用他们通过实践获得的知识和判断来选择有利于CAD软件正确工作的要素。CNC编程员是填补间隙者。
- [8 \& P* L, A8 Y　　这些间隙的存在是因为设计系统在这点上还不成熟，他们还不能提供机床自动加工程序所需的所有数字信息。简而言之，CNC编程员了解其他人不知道的情况。那就是他们知道在此时此地在该机床上加工这个零件的最佳途径。
　　因为CNC编程员在应用这种知识时非常实际，他们在机加工中的角色可能像是短暂的逗留。看起来公司在投资硬件和软件工具以帮助他们的编程员的生产率最大化方面做得很好。
+ ]8 h% [5 V4 K' P6 l5 p4 i　　CAM软件开发商正在使CNC编程功能更有效率、自动化程度更高方面快步前进。这些进展中最重要的部分包括：
　　◆基于知识的系统—捕捉工厂加工技术的优先选择和最佳操作的知识库、查询表和数据库。
　　◆专用的算法—设计用于满足某种应用的特殊编程要求的程序和计算公式。最大化粗加工程序的各种选项就是部分的应用案例。用生成专用刀具路径的算法以获得高速加工时很好的表面粗糙度则是其它的应用。
　　◆特征识别—基于相关几何元素集来识别加工特征的能力。对于孔和型腔已经取得最多的进步。
! ~9 m; R$ i3 c' l* K4 m6 g　　◆校验—栩栩如生的显示预览了已编程的刀具运动，它用于可能的碰撞、过量的空切、多个轴的同步和其它决定零件程序效率因素等的可视检测。
$ d" N2 h4 o( l4 r2 l3 ^1 K　　◆最优化—基于代表工件材料特性、刀具性能和精度要求、给定工件几何约束的数值来寻求进给量最大化的软件特征。
　　CAM开发商将继续在这些和其它的软件前沿取得进步，在CNC程序输出方面为工厂提供显著的生产率提高。
" y, \: R& J3 Q3 M2 F* }2 `- J　　但是CAM距离实现自动化还有多远？CNC编程活动何时能完全自动化、彻底绕过编程员的输入？它知道如何排除涉及到CNC编程员带来的柔性和独特的专长吗？
　　对于很多加工操作，编程员的贡献代表了公司竞争优势的一个关键部分。另一方面，CNC编程也是一个瓶颈和薄弱环节。流失一个CNC编程员能严重地影响生产流程。同样地，人的介入对一致性、数据文件的互换性和加工工序的转用能力产生消极影响。
8 a# J$ z( q' ~7 x& @　　绕过编程员
& u, Z) q. v+ d( U　　实现CNC编程完全自动化的最有雄心的成果就是STEP NC，它是STEP(产品模型数据交换标准)的延伸。STEP NC的意图是使得产品模型数据能直接输入到CNC机床。它消除了刀具路径的独立文件和G代码、M代码作为机床指令的使用。它还使得后处理变成多余。
0 n" Y* G, M* M* e+ B9 t　　STEP是规定产品数字信息的一种中性数据格式的国际标准。它使得这种数据能在不同的和其它不兼容的计算机平台之间进行共享和交换。STEP NC对关于CNC加工的信息如何增加到代表STEP产品模型的零件进行标准化。通过使用STEP NC来捕捉关于加工零件的后续步骤的指令，这个零件的“生产能力”将不会受某一品牌的控制单元、编程系统或后处理器的可用性的影响。
　　STEP NC的完全实施将需要机床配备定制的特殊CNC软件。这个软件使得CNC能直接地翻译STEP-NC数据并且无需传统的G代码程序就能使用该信息加工零件。有了STEP NC,加工零件所需的所有数据都包含在一个AP-238文件内。在ISO STEP标准中，STEP NC被指定为AP-238。它是一种“应用协议”，相关于某特定行业或类别的产品(譬如在这里指加工的零件)的一个定义集。
. I3 R) ]/ j7 m/ n) ?　　这个方法与传统的方法相反，传统方法关于加工零件的数字信息与传统的M代码和G代码(RS 274D)数据相关联。这个信息可能仅属于一个外部的供应商，如承包零件加工的加工车间。
　　同样地,该数据可能是有效的，只要车间拥有用于生成程序的原配或兼容的资源。例如，如果CAM软件不再支持、机床或它的控制单元被更换，这些资源的改变很可能在产品的生命周期终止之前发生，因此危及被加工零件的有效性对于产品是关键的。
& U$ X& j! H) s　　当完全实施时，STEP NC将使得“艺术到零件”的加工变为现实。不幸的是，业界的实施是参差不齐的。并没有很多CAD/CAM软件开发商或机床控制制造商热心地采用该理念。结果，没有足够多的商业产品提供实施STEP NC所需的“临界质量”。
　　无论STEP NC是否被广泛采用，产品模型数据库将最终出借给某些CNC机床的直接输入格式看起来是不可避免的，而且对于许多运营于全球合作制造环境的公司来说，这个选项将证明是经济性好的。
　　数字化地获得步调一致的零件输出
: X# d1 W/ g8 k( n4 \　　鉴于STEP NC把关于CNC加工的信息如何能被添加到用数字STEP产品模型表示的零件进行标准化，正在开发的N-STEP能把包含在加工和制造中的信息捕捉到一个STEP兼容的格式中。这个开端既说明了实施数据可交换性标准的紧迫性和复杂性。它也表明了为什么市场阻力不断地妨碍这种促进CNC编程完全自动化的标准的实施。
　　N-STEP是国家自动化中心的产品数据交换标准的缩写。NAC是美国军队坦克自动化和武装指挥部(TACOM)的一部分。N-STEP发布后，军方能更迅速地制造维修和替换零件，使得用于战场部署的装备保持可用性。因为这种装备中有很多在原先的设计和制造时只有蓝图或2D CAD文件的设计数据，完全数字化表示的这种信息是提供不出的。那意味着不能进行电子传送或用于加工操作的输入，如CNC机床的编程。
% d  @0 r8 {6 ?( `; p) y　　N-STEP是一种能使用户捕捉完整和明确的产品数据的软件产品套装，它具有制造特征、尺寸和精度、材料标注和特性(硬度、边面粗糙度等等)以及在一个单一的、有内在相关性的文件中的其它数据。这个文件遵循定义加工特征和加工操作的STEP AP 224和203所指定的格式。N-STEP是一个实施STEP的军用程序，N-STEP不是ISO标准开发计划的一部分。
% R" @+ T9 |# Q7 Q5 \　　N-STEP软件套装是由南卡罗来纳研究机构创建的。该软件通常需要在许可证协议下进行使用。它有三个主要的模块。
　　N-STEP的Translator模块把来自图纸或CAD文件的数据放入一个能确保原始信息被正确翻译的电子格式。在这个模块中，一系列菜单询问用户有关零件的属性和重要特征。除非所有这些问题都被回答而且不确定性或冲突都被解决，Translator模块将不会让用户继续下去。因此，当应用后续程序时，没有信息是缺失的或不可靠的。
　　N-STEP的Validator模块被用于手动校验由N-STEP Translator模块所生成文件的正确性。它显示产品模型，所以用户能检查每个特征并对照传统数据进行检查信息。任何作物或遗漏被汇编到一个发送给合适的人选以便更改或澄清的报告中。
3 ~: Y. x4 Z- ]8 u. g　　N-STEP的Process Planner模块是利用针对生成加工个体的零件或组件所需的书面详细工艺计划的系统、一致的规律性的应用程序。时间估算、成本和程序意图都进入到该数据库。这个数据可被用于报价。通过这个模块生成的工艺计划用于提高CNC程序员输入到CAM程序包以生成CNC零件加工程序的效率。达到这个程度，它消除了猜测和多余的计划步骤，它带来了明显的节约。
! {5 O( {# y, S' l+ W7 V　　经济性好的CAM软件
　　随着产品模型数据库变得更完善和更标准化，CNC编程或动将变得自动化的程度更高。有时候CNC编程可能会完全不需要。但是多数制造商将选择为有经验的CNC编程员保留某些决策功能。他们的介入将在柔性和最优化方面为制造商提供优势。因为现有的商业化CAM软件使这个输入具有很高的自动化和效率，这个方法将在可预见的将来保持活力。【MechNet】
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