软件、CNC 接口提高推送编程效率

快速、智能的控制让繁重的任务变得更短。

互联制造和数字化技术正在推动 CNC 机床控制领域的许多重大创新，帮助机械车间尽可能快速高效地切割金属和制造零件。在大多数情况下，软件在帮助 CNC 编程人员和车间操作员轻松制造具有最高精度的零件方面处于领先地位。

今天的 CNC 设备几乎充满了最新的硬件进步，包括更快的处理器、更多用于计算密集型任务的板载 RAM，以及更新的固态驱动器选项，可实现近乎即时的启动时间以及无忧操作恶劣的商店环境。

然而，最新的软件进步，包括互联制造应用程序、高级 3D 模拟和基于触摸的用户界面等功能，继续为 CNC 制造商提供脱颖而出的最佳途径。

“控制软件确实是机床制造商引入颠覆性创新的唯一场所，”印第安纳波利斯 Hurco Cos. Inc. 的产品技术专家 Michael Cope 说。 “由于新的和创新的机械解决方案很少而且相距甚远，尤其是在没有引入一些新的冶金技术或类似技术的情况下，提供尖端软件和图形用户界面的变化，使 CNC 控制更强大、更通用、更易于使用。成为每个建设者在竞争中脱颖而出的领域。”

我们可以谈谈吗？

随着制造业经历数字化转型，CNC 控制开发人员和机床制造商继续使用最新的传感器、处理器和软件添加新特性和功能。在 IMTS，控制开发商 FANUC 和西门子特别展示了新设备和战略，用于连接工业物联网 (IIoT) 的控制和自动化并实现工业 4.0。

在总部位于密歇根州罗切斯特山的 FANUC America Corp. 的 IMTS 展台上，该公司展示了其最新的 IIoT 技术，包括 FANUC Intelligent Edge Link and Drive (FIELD) 数据收集和监控系统以及 ROBOT-LINKi 上的零停机时间(ZDT)，它使用预测分析来帮助防止意外故障导致停机。

FANUC 还展示了新的 CNC 功能，包括用于五轴和复合加工功能的改进的高分辨率 3D 模型加工模拟；其最新的系列 0i-Model F Plus，其下一代系列 0i 控件；及其快速简单的机器人化启动 (QSSR) 功能，用于将 FANUC 的 CNC 与公司的机器人连接起来。此外，FANUC 还在其 CNC 控制器中直接添加了视觉功能。

FANUC America 位于伊利诺伊州霍夫曼庄园的 CNC 部门的工程经理 Paul Webster 说：“我们看到了在 CNC 上使用内置视觉系统的大量推动。” “这刚刚发布；硬件技术与机器人端相同，但实现方式不同。”该系统使用与 FANUC 机器人中使用的视觉系统不同的软件，“允许通过 CNC 灵活地实现视觉，”Webster 说。

位于伊利诺伊州埃尔克格罗夫村的西门子机床业务部的 Sinumerik CNC 产品经理 Tiansu Jing 指出，将 CNC 机床连接在一起的最新趋势可以为制造商提供更高的生产率和更可靠的质量。 “西门子正在为所有制造领域提供可变的技术创新，包括航空航天和汽车等主要领域，”他说。 “创新不仅着眼于通过引入新的、强大的 TIA 门户和 Safety Integrated Plus 来提高机器制造商的工程速度，还着眼于日期数字化产品的‘艺术’，为最终客户提供连接方式，监控、分析和优化他们的机器。

“智能制造/工业 4.0，也称为‘数字化’，是制造业的游戏规则改变者，”Jing 继续说道。 “通过将机器连接在一起，会出现许多新的可能性，以及新的商业模式。为了向客户提供更好的服务，制造商需要提高生产力和质量，以便在更短的交货时间内提供更好的产品。同样，为了加强他们在市场上的竞争地位，公司需要缩短设计新产品所需的时间。”

Jing 补充说，机械师一直在寻求使切割操作更轻松、更快捷。 “对于不同类型的机器，他们需要不同的功能来实现这个目标，例如。 'Top Surface' 用于模具和模切，可在更短的时间内获得更好的表面质量，'Tool Manager' 可轻松管理所有工具，以减少因工具破损等导致的机器停机时间，“他说。
该软件CNC 控制的元素可以轻松添加专门的例程和宏，从而提高大型制造商和小型作业车间的生产力。

“制造商一直在寻求更高的生产力和更好的质量，”Jing 指出。

“受限于刀具材料和机械结构，很难大幅缩短切削速度，因此提高生产率的新潜力是通过更好地管理整个生产价值链，包括将任务分配到不同的机器、优化刀具布置、实际切割前的仿真验证设计，并在线分析机器部件，包括工具等。

“西门子正在提供完整的产品线，以帮助大型制造商和小型制造商建立他们的虚拟双胞胎并分析他们的生产，以优化从产品设计到交付的生产，”Jing 继续说道。他补充说，西门子软件包括 Manage MyMachine、Analyze MyPerformance、Analyze ToolPath 和 Run MyVNCK，用于验证设计、优化零件程序、模拟切割并保持机器以最佳性能水平运行。

据 Hurco 的 Cope 称，通过将机器与工业 4.0 和智能制造相连接，该行业可以改变游戏规则并弥合当今制造业中存在的技能差距。 “这些新标准提供了让机器和控件相互交互的能力，并使机器成为大型制造单元中的‘助手’，其中特定的工作或程序可以发送到下一个可用的机床，而不是依赖于特定的机器变得可用。他们还可以将工作或机器反馈发送给指定的电子邮件或文本收件人。

“在未来几年，拥有自动化工作的强大功能和多功能性对于各种规模的商店来说将变得越来越无价，”Cope 继续说道。 “由于员工人数较少，小型商店可能比大型商店更能从这项技术中受益，因为它可以让他们在一天中利用更多的时间——即使没有延长第二班和第三班的时间。”

Cope 说，在其 IMTS 展台上，赫克展示了协作机器人、多轴串行机器人和托盘系统的自动化，展示了许多作业车间中高混合/小批量零件生产的自动化，并指出自动化展览是一项协作努力在 Hurco 和 Erowa、Universal Robots、FANUC、在线资源和工业控制与自动化之间。

“赫克投入了大量的工程资源来发明我们的专利软件驱动运动控制系统，称为 UltiMotion，”Cope 说。 “借助 UltiMotion、海量内存和 NC 块前瞻（我们控制的所有标准功能），所有行业都受益，但它对我们的模具制造商和航空航天商店尤其有利。速度、产量和轴响应能力相结合，将有助于确保客户以更短的周期时间和出色的表面光洁度生产出最好的零件。”

单一设置，模拟获奖

伊利诺伊州 Schaumburg 的 Heidenhain 公司 TNC 业务开发经理 Gisbert Ledvon 指出，在多轴机床上使用单一设置更有效地工作是当今 CNC 的趋势。 “如果可以的话，人们希望在一台机器上做更多的事情，所以显然五轴已经走了很长一段路，不仅是全五轴，而且越来越多的是 3+2 [加工]，因为人们需要保持竞争力，”Ledvon 说. “如果他们继续做他们正在做的事情，他们将没有竞争力。”

他补充说，虽然一些加工工作正在回到美国，但最简单的加工却没有。

“复杂的东西又回来了。人们希望在一台机床上做更多事情的趋势是，要么是五轴，要么他们想在铣床上进行铣/车应用。他们希望更进一步地开始自动化，因此他们希望在他们的控制上提供一个简单的功能来管理可能一个简单的托盘更换器，并从中设置优先级。”

他补充说，借助 Heidenhain 的 TNC 控制中更新的软件，用于车削和复杂齿轮切削的加工操作已经卷土重来。复杂的加工操作需要在仿真软件中进行高度精确的 3D 建模，例如 Heidenhain 最近添加到 TNC 工具箱中的软件，包括动态碰撞监控。

“即使您可能在外部进行碰撞监控，例如使用 CAM 或 Vericut 程序来验证您的程序，因此您没有碰撞，但如果可以的话，人们也希望在机器 [control] 上执行此操作，”Ledvon说。 “如果机器可以直观地向他们显示是否有碰撞问题，他们希望看到机器运动学的 3D 模型，并仔细检查他们是否正在编程——他们仍然希望在机器。”

CNC 控制上的零件仿真正变得越来越普遍，发那科和其他公司在 IMTS 上引入了新的基于 CNC 的仿真。 Webster 指出，FANUC 的模拟提供了完整的 3D 零件模拟，显示了零件在进行加工操作时的实体。

Hurco 的 Cope 指出，实体模型的使用也在 CNC 开发人员的产品中不断增加。 “一些控件开始采用并且我们肯定会看到增长的趋势是将实体模型直接导入控件并从中创建程序的能力。尽管多年来我们一直能够导入 STL 文件以用作库存几何图形，但 Hurco 在 IMTS 2018 上推出了一项新功能，即带有增强 3D DXF 的 3D 导入，受到了与会者的好评，”Cope 补充道。 “由于许多用户从他们的客户那里收到实体模型文件，因此能够简单地将该文件加载到控件中并创建零件程序而无需 CAM 系统，这是一个显着的好处。”

机械师最关心什么

易用性在大多数机械师的愿望清单中排名很高，CNC 开发人员在这方面取得了稳步进展，近年来 FANUC 改进了其用户界面，许多其他开发人员包括更易于使用的触摸屏界面。

“他们想要速度，不想等待，他们想要准确性，”位于肯塔基州佛罗伦萨的 Mazak 公司的软件工程师 Robin Cave 说，“我们的 Windows 机器上的图形非常好，它们可以帮助机械师验证切割前的代码以非常好的模拟开始，
显示了一切。”

马扎克的 Mazatrol Smooth 系列 CNC 控制器，包括 SmoothX、SmoothG 和 SmoothC，大约三年前在日本由 Mazak 使用三菱硬件和 Windows 8 嵌入式操作系统进行了改造。 Cave 指出，这些 CNC 为带有触摸屏的用户提供直观的操作，允许通过使用滑块和其他图形输入来调整零件工艺。

“这是一个令人尖叫的快速控制，”Smooth CNCs 的 Cave 说，并指出佐治亚理工学院已经测试了这些控制。 “它的处理速度比我们以前制造的任何东西都快，而固态驱动器确实有助于提高速度。您并不总是需要很高的速度，但是当您插补球头立铣刀时，您需要快速消耗大量代码，”Cave 说。 “在模具和航空航天工作中，你会更多地遇到这类事情。

“对我们的客户来说，另一件真正重要的事情是我们的 SMC——我们的平滑机器配置，”Cave 继续说道。 “客户想要的是我们的机器更加灵活。有时它们需要非常准确，有时则不需要。”他指出，SMC 允许机械师根据加工条件的需要轻松调整滑块，以使机器或多或少精确，有助于简化在机编程任务。

为一切提供单一平台

加工多功能性是当今 CNC 用户的主要趋势，伊利诺伊州 Elk Grove 村的 Fagor Automation-USA 营销经理 Todd Drane 指出。 “制造商需要一个单一的 CNC 平台来处理他们在制造车间拥有的任何应用程序，”Drane 说，并指出这可以更好地交换车间人员。 “一旦他们学习了一个 CNC 平台，如果操作平台与新流程保持一致，那么对于该个人来说，与新流程的集成会容易得多。”

Drane 说，在其最新发展中，Fagor 的 8065 CNC 平台设计具有高速加工所需的专有先进功能，同时保持最佳加工表面光洁度和最高精度。法格的自适应实时进给和速度 (ARFS) 功能允许 CNC 分析加工条件，例如主轴负载、伺服功率和刀尖温度，并调整轴进给率和主轴速度以实现最大的加工性能生产率，Drane 补充道. “结果是缩短了周期时间，并获得了出色的零件光洁度。还可以延长主轴和伺服电机的使用寿命，并提高刀具利用率。”

Fagor 8065 CNC 还配备了航空航天专用的高速表面精度 (HSSA) 加工功能，可降低机床的机械应力，从而延长机床的使用寿命。此外，由于机器振动较低，机器能够更平稳地运动和更高的进给率，Drane 说。 “此外，板载波特图工具可以测量机器的频率响应，从而可以实际过滤各种操作条件和环境产生的机器振动。”

Fagor 还具有其 Fagor Machining Calculator (FMC) 应用程序，该应用程序可在 8060 和 8065 CNC 平台上使用。该功能包括待加工材料和加工操作（铣削和车削）数据库以及选择合适切削条件（每次操作的轴加工进给率和主轴转速）的界面。法格 CNC 的另一个进步是控制线的紧凑硬件设计，Drane 说。 “正如一位客户所说，在当今的制造业中，空间就是金钱，”他指出。 “因此，法格不仅创造了紧凑型 CNC，还创造了紧凑型驱动器甚至电机。我们的想法是提供适合需求的精益解决方案，而不是千篇一律的方法。”