艾伯特·愛因斯坦說過：“做任何事情都應該盡量簡單，但不可簡化。”針對機床領域，人們(men) 或許可以說：一個(ge) 工件的加工應該盡可能快，但不可過快。

對於(yu) 高速加工機床所設定的目標而言，必須在生產(chan) 效率、精度和質量之間達到一種均可接受的妥協。在這方麵，CNC就起到重要的作用（圖1）。NUM數控係統不僅(jin) 具有平滑而緊湊的CNC程序，同時還擁有很多其他功能，可對設備實現最優(you) 化調節：如為(wei) 加工段做準備的Look ahead功能；自動識別待加工工件外形功能；限製振動的速度控製（累進加速坡度）功能；無拖動間距條件下進行輪廓跟蹤的功能。

如果已經具備了一台驅動係統與(yu) 電機匹配得很好，軸的運行強勁而穩定，同時其他所有部件也都設計優(you) 良的機床，那還有必要應用CNC的這些參數嗎？
 

圖1 高速加工需要一種能協調生產(chan) 效率、精度和質量之間關(guan) 係，同時具備很多功能的數控係統

一台機床就如同一輛汽車。人們(men) 可以購買(mai) 世界上最好的汽車，但是，車輛的行駛速度和乘坐舒適度首先要取決(jue) 於(yu) 司機的素質、道路的狀況和交通的情況。在CNC與(yu) 汽車控製係統之間當然還有其他一些可類比的東(dong) 西，接下來就通過對NUM數控係統的各種HSC功能的描述來加以闡明。

為(wei) 加工做準備

如果一輛跑車或一台機床隻是在直行的時候需要快的速度，那麽(me) 事情就會(hui) 變得簡單多了。速度方麵的問題往往在於(yu) 需要在道路上或在待加工輪廓上保持速度。賽車手需要事先對道路中的彎道有所了解，他要知道何時需要換檔和何時存在彎道而需要減速。如果他到達了彎道時才開始減速的話，那就已經太遲而會(hui) 被甩出跑道了。描述待加工工件的ISO程序可為(wei) CNC提供道路曲線的情況說明，以實現加工前所需的模擬。在開始加工工件之前，CNC必須能夠重新識別和記憶工件，比如它究竟是一種外形柔和的直線型長件，還是一種帶有銳角的短件。與(yu) 賽車手所不同的是，CNC無法在好幾天之前就記住道路曲線的程序。它必須隨著加工進展的同時，執行準備工作步驟。因此，它把一部分計算工作消耗在了對加工段的分析上，並確定出在何種動態條件下來執行程序段。

CNC可自動對編好的進給量所需的加工段數量做出分析，沒有調節參數可用。當然，如果CNC操作者能夠了解這種計算背後的物理關(guan) 係就更好了。動能轉換等於(yu) 力所作的功。若起始速度為(wei) 零，在恒加速推移下，則跑完的路程（L）、達到的速度（V）和加速度（γ）之間的關(guan) 係為(wei) ：

L=V²/2γ

這個(ge) 公式適用於(yu) 所有的機床。汽車司機往往會(hui) 熟悉這樣一種關(guan) 係：為(wei) 了能夠加速，人們(men) 需要一條空暢的跑道，同時也務必知道，製動行程長短與(yu) 速度的平方成正比。對於(yu) CNC來說，這意味著它必須計算出足夠的加工長度，以便達到和保持所編定的進給速度。

設定在加速度為(wei) 5m/s2時，為(wei) 了達到60m/min的進給量，需要的長度為(wei) 100mm。對於(yu) 形狀複雜的工件，經常需要以3D的方式和依據小的線性加工段的先後順序進行編程。精度要求越高，則接受編程的加工段就越小。例如，要對半徑為(wei) 10mm、精度為(wei) 1μm的圓進行描述，那麽(me) 就需要用到200多個(ge) 均小於(yu) 0.3mm的片段。針對快速加工的場合，CNC就必須具備在每一秒鍾裏準備出大量加工段的能力。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上說，NUM數控係統具有很強的能力。它能自動與(yu) 計算需求相匹配，並在每一個(ge) 掃描周期內(nei) 準備並執行多個(ge) 加工段。

對輪廓麵難點的自動識別

如同賽車手一樣，CNC也知道如何處理各種不同的輪廓麵。它識別角和彎道，在出現連續性的彎道時，也知道曲率變化。如果是一件多形式組合或是非均勻曲線曲麵的加工段，CNC即會(hui) 在待加工件的整個(ge) 長度上對輪廓麵作出分析。

CNC在整個(ge) 加工行程中依據所設定的精度目標，調整其進給速度。根據預加工和精加工階段的實際需要，人們(men) 還可以任意更改目標精度值。也就是說，在生產(chan) 效率和精度之間的配合，完全可由操作者自己掌握。

在加速或更改方向時，設備總存在著一個(ge) 從(cong) 零加速到某個(ge) 速度的點。當達到目標速度後，設備則由加速狀態轉換到恒速狀態。這種加速變更會(hui) 造成一種振動並減弱設備的生產(chan) 能力。為(wei) 了盡可能把振動減小，就必須應用CNC振動限定功能。NUM數控係統可以以拋物線的方式調節加速度的梯度，即通過加速的方式實現對衝(chong) 擊的限定（可控的抑製）。如果與(yu) 汽車作比較的話，這就好像是通過緩慢操控油門和腳刹的辦法來控製參數，使乘車人不會(hui) 感到瞬間變速而不舒適一樣。為(wei) 了能夠更方便地調節步階式加速，NUM公司決(jue) 定采用臨(lin) 時性參數：加速時間和衝(chong) 擊控製時間。研究結果表明，當加速時間等同於(yu) 設備主導柔性模式周期時，振動就得到極大衰減。

輪廓跟蹤實現高輪廓精度

在工作準備階段，可以確保按照Look-ahead所確定的速度對工件進行加工。由於(yu) CNC事先都已經顧及到了各種物理限定因素，因此沒有必要再另外使用過濾器。通過“高輪廓精度”功能，可以彌補由驅動引起的動態誤差，從(cong) 而達到極微小的輪廓瑕疵。

針對較高表麵質量的ISO程序平整

NUM-Coss是一種平整和壓縮的軟件，它可以改進ISO程序，提高加工工件的質量。CNC結果程序便是CAD/CAM工藝的成果：通過CAD的3D模型設計，通過CAM係統的刀具行程計算，通過後處理程序生成ISO功能塊並與(yu) 設備相匹配。遺憾的是，在每一個(ge) 步驟中與(yu) 原始模型產(chan) 生的幾何偏差都很小。特別是在製定加工策略時，輪廓的質量會(hui) 受到CAM程序的影響，例如涉及CAD模型表麵變動的點雲(yun) 斑。這是設備遇到問題或需要二次加工的最常見原因。

CAM程序確定的刀具行程要受到離散參數的製約。若選擇的離散參數較差，則CNC就會(hui) 出現問題並影響到加工狀態。通過采用NUM-Coss來製定ISO程序，則不僅(jin) 可獲得較短和較平滑的程序，同時也可實現較快的加工速度和較好的表麵質量（圖2）。

圖2 經NUM-Coss優(you) 化了的CNC程序可以顯著提高工件的表麵質量（上）

如果操作者沒有任何技能和訣竅，就算使用再好的數控係統也無濟於(yu) 事。因此在加工時，需要在速度和精度之間找到一個(ge) 好的平衡點。NUM數控係統的HSC功能可以同時改善這兩(liang) 種參數。但是，在眾(zhong) 多的因素中，隻能針對某一個(ge) 方麵對HSC進行優(you) 化，這時操作者就需要發揮主要的作用。操作者應該把握好CNC中的HSC參數，以便他在各個(ge) 不同的加工階段，能夠把參數相應地調整到最好。在對各工件加工質量的評判和使設備及控製係統達到最佳運行狀態上，操作者的工作經驗是無可替代的