数控机床高精度、高速度加工曲面

当涉及到曲面时，光滑的表面是至关重要的。Super-NURBS是一种用于CNC加工的编程功能，可以满足高精度的精加工要求，同时加快循环时间。其结果是大大减少了手工加工的时间，以实现高品质的零件迅速。用户可以更快地将零件送出门，具有更好的加工质量和精度。Super-NURBS适用于模具、航空航天/国防等高精度零件。

术语“NURBS”是非均匀有理基样条曲线的缩写。这是在20世纪50年代发展起来的一种数学方法，用于重新生成自由曲线和形状，如车身和船体。它与CAM系统一起被广泛应用于大多数CAD软件包中，并且是IGES和STEP文件等行业标准的一部分。

“Super”表示在短线性距离内加工的表面形状复杂或直径变化较大时，精度较高。使用超级NURBS，可以归结为控制和缩短反馈循环。

Super-NURBS是一项专有技术，用于在CNC加工环境中实现NURBS功能。使用Super NURBS，CNC控制将投影一个预定的公差带，该公差带将创建一个被认为最适合工作的样条曲线。这消除了冗余，并允许更快和更平滑的刀具路径（见图）。由于要处理的数据较少，移动速度加快，同时保持高精度以生成高质量的表面光洁度。

Super-NURBS能够提供高速和高质量的饰面。这部分是由于其在机电一体化方法的基础上，机械和电气发展的混合，以确保在机器和它的控制之间的优化通信。Super-NURBS还提供了以下好处：

更快的控制回路速度：反馈回路决定了数控机床与编码器和伺服单元“通话”的速度。使用Super-NURBS，机器能够更快地告诉伺服移动位置，并接收信息获取确认，从而允许使用更多的超高进给速率。有时，这可能涉及到同时与多达五个伺服机构“交谈”。

数字到数字：虽然控制是数字的，但工业上的许多机床仍然使用模拟。这需要翻译活动，以减慢数控加工过程。配备超级NURBS的机器，控制回路的数字到数字，这加快了通信过程，因此允许更快的加工。超级NURBS系统不需要向前看，因为没有它，它天生就很快。

机器制造质量：整机的完整包装和控制，包括机器的制造质量，增强了整体功能。Super-NURBS从强度带肋铸件的机器、三点水准的大型基础铸件、集成滚珠丝杠支座等方面受益，确保刚性，悬臂柱减轻重量，抗弯曲，手翻铸造配合面，使其平整度和接触性优异，以及一个用金属板封闭的工作区域，以消除接触铸件的热屑和冷却液，从而最小化热影响。

对数控加工环境的影响

具有复杂曲率形状的凸轮系统将输出一系列X、Y和Z点（在3轴示例中）。它将使用逐片线性运动创建曲线。因此，为了生成一条曲线，它将利用许多小的线性运动。当以这种形式离开时，作为反馈处理回路的一部分，CNC控制将尝试驱动到每个单独的点，并询问确认是否已到达预定目的地。

数控机床可能永远无法达到编程速度，因为它只能在开始减速以保持反馈回路和保持编程精度之前处理太多的数据。这是机械师和程序员无法控制的，因为机器控制决定了它能走多快，同时保持形状的点对点精度。

通过Super-NURBS，该控件通过一系列点投射由程序员预先确定的公差带。基于此，它将创建一个“最佳拟合”的样条曲线，并可能消除对样条曲线路径冗余的一些点。这使得刀具路径更平滑，而且由于点已被消除，定位反馈不需要处理太多数据，并且可以在保持精度的同时加快移动速度。

结果控制了高速、高质量的数控加工。随着更快的粗加工速度和更好的表面光洁度，手工精整有可能被消除。它还增加了对形状复杂或直径变化较大的曲面在短线性距离内的精度。

由于消除冗余，这允许更平滑和更快的刀具路径。由于原始库存在较短的时间框架内处理，因此吞吐量也有所增加。该技术提供了更高的控制水平，并有效地缩短了反馈回路。它可能消除了长而昂贵的手工精整、抛光或研磨步骤。