CNC控制系統(tǒng)能起到加速生產(chǎn)的作用，這對于工具和模具制造來說是有益的。由于來自低勞動(dòng)力成本的國家激烈的競爭，模具制造廠家需要大大提高其生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，工具和模具生產(chǎn)廠家可以進(jìn)一步使其生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而通過CNC控制系統(tǒng)就能加快切削過程。因此，西門子公司的工業(yè)自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)技術(shù)部門為模具制造開發(fā)了新的加工循環(huán)和新的功能，并將其集成到Sinumerik 840D的CNC控制系統(tǒng)中。這些新的加工循環(huán)和新的功能有高速設(shè)置循環(huán)（HSC）Cycle 832和預(yù)先位置控制（APC）。特別是Cycle 832用來在三軸和五軸高速加工領(lǐng)域里輔助加工自由曲面。這種循環(huán)結(jié)合了重要的、實(shí)施高速加工所需的程序指令和機(jī)床數(shù)據(jù)，以及輔助生成簡單的和結(jié)構(gòu)性的程序。
目前，循環(huán)沒有增添新的功能，更多的是最佳綜合了一些控制功能。這些功能，通過實(shí)際的CNC控制系統(tǒng)，減輕了機(jī)床操作者和CAD/CAM制造廠家的工作。
在高速加工的范圍內(nèi)，在執(zhí)行很短程序段的CAM程序時(shí)，控制系統(tǒng)必須要達(dá)到超過10m/min的較高的進(jìn)給速度。此外，用戶還期待著較好的表面質(zhì)量和在微米范圍內(nèi)的較高精度。鑒于有各種不同的加工戰(zhàn)略，Cycle 832可以準(zhǔn)確地調(diào)整必要的程序。
該循環(huán)的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)粗加工工序和精加工工序的不同戰(zhàn)略。對于粗加工過程，循環(huán)通過輪廓的連續(xù)路徑加工方式以側(cè)重于提高加工速度；在精加工時(shí)則相反，把重點(diǎn)放在加工的精度和加工的表面質(zhì)量上。在這兩種情況中，通過公差數(shù)據(jù)來維持加工輪廓，以便獲得所要求的加工質(zhì)量。Cycle 832支持具有最多三個(gè)直線軸和兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸同時(shí)加工工件的機(jī)床。
Cycle 832包含有精加工、半精加工、粗加工和取消（此處原文是Abwahl，意思是“取消”，被看作為一種加工類型，是因?yàn)橥ㄟ^調(diào)用“Abwahl取消”能使已改變的機(jī)床數(shù)據(jù)和設(shè)定的值回到由機(jī)床廠家預(yù)先調(diào)好的數(shù)值上進(jìn)行加工——譯注）四種加工方式，在CAM程序里，這四種加工循環(huán)，直接涉及到輪廓的加工精度和可以達(dá)到的加工速度。
在模具制造中，除了諸如一些樣條（自由曲線）的幾何功能外，對可以產(chǎn)生工件輪廓的點(diǎn)云首先要實(shí)現(xiàn)控制。為了產(chǎn)生這些點(diǎn)云，CAM系統(tǒng)采用了在X、Y和Z方向上可能產(chǎn)生偏差的公差值。在這個(gè)公差范圍內(nèi)，計(jì)算出最終確定的點(diǎn)，并將其儲(chǔ)存到新的NC程序中。這時(shí)，憑借著控制系統(tǒng)，高速設(shè)置循環(huán)可以執(zhí)行不同的公差值，并以其對四種加工方式中某一種加工的側(cè)重來進(jìn)行調(diào)整。機(jī)床操作人員可以把來自CAM系統(tǒng)的公差儲(chǔ)存在Sinumerik（這里是指西門子的Sinumerik 840D數(shù)控系統(tǒng)——譯注）的高速設(shè)置循環(huán)里。
圖1 銑削自由曲面：專門的高速設(shè)置循環(huán)“cycle 832”在三軸和五軸高速加工領(lǐng)域用來支持加工自由曲面輪廓。
較高的機(jī)床剛性，改善工件的加工表面質(zhì)量
一方面Sinumerik壓縮器把這種公差用作為計(jì)算樣條的公差帶，另一方面，在軌跡控制運(yùn)行中，這種公差用作減速控制，這樣，在公差帶內(nèi)由G1程序段規(guī)定的輪廓直線段可整合到控制系統(tǒng)內(nèi)部的樣條中，該樣條使CNC控制系統(tǒng)直接用來進(jìn)行軌跡控制。
在一個(gè)確定的加工中，人們要調(diào)用哪個(gè)功能和哪些針對機(jī)床的性能，各機(jī)床制造廠家可以針對它的機(jī)床和待加工的產(chǎn)品自己來確定。以后，用戶只需要擁有它的NC程序的知識和它的加工類型。
對于粗加工，用戶只是對公差值進(jìn)行編程，接著得到作為G1程序段的工件幾何數(shù)據(jù)。在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，堅(jiān)持使用這些內(nèi)容豐富的功能，能夠顯著的提高生產(chǎn)效率。
現(xiàn)應(yīng)重視兩種挑戰(zhàn)：
◆ 首先，提高加工速度，不能由于產(chǎn)生振動(dòng)而損害加工表面質(zhì)量。
◆ 其次，機(jī)床的固有頻率不能限制機(jī)床軸的最高速度。
一個(gè)新開發(fā)的Sinumerik數(shù)控系統(tǒng)的新功能經(jīng)受住了上述兩種要求的考驗(yàn)。這種新功能顯著提高了機(jī)床的增益系數(shù)，而沒有改變機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。增益系數(shù)（每個(gè)機(jī)床制造廠家都知道）是描述了機(jī)床的“硬” 特性，這種增益系數(shù)規(guī)定了一個(gè)軸可以采用每分鐘多少米的速度來移動(dòng)，直到一毫米的位置滯后距離。（滯后距離S是表示給定位置和實(shí)際位置之間的偏差，該滯后位置誤差是取決于增益系數(shù)Kv和機(jī)床軸的行程速度V，即軸的行程速度除以增益系數(shù)，S=V/Kv——譯注）
圖2 表面質(zhì)量：利用CNC功能APC（預(yù)先位置控制），可以顯著地提高增益系數(shù)（Kv_-Faktor），正如生產(chǎn)實(shí)踐所表明的，在相同的表面質(zhì)量情況下，可以采用較高的加工速度，縮短加工時(shí)間。
圖3 提高了生產(chǎn)效率：在加工工件時(shí)，現(xiàn)在新的控制循環(huán)能提高生產(chǎn)效率。這在執(zhí)行精加工程序時(shí)效率可以提高25%，并能改善所銑削模具的表面質(zhì)量。
Sinumerik數(shù)控系統(tǒng)的新的功能預(yù)先位置控制（APC）能夠?qū)@產(chǎn)生非常良好的影響。實(shí)際生產(chǎn)業(yè)已表明：人們采用APC已在很多機(jī)床上成功地驗(yàn)證了其有效的抑制振動(dòng)。
取得的成果是，大多數(shù)情況使增益系數(shù)Kv提高了一倍，有些甚至達(dá)到了三倍。這就能在機(jī)床上可以顯著地來提高所謂的加加速度。表示路程對時(shí)間的三次方的加加速度來限制最大的加速度（加加速度的單位是m/s3——譯注）。也就是說，一個(gè)較高的加加速度有利于提高加速度，這就能導(dǎo)致非常短的加工時(shí)間。毫無疑問，一個(gè)有效防止機(jī)床軸的振動(dòng)，有利于獲得一個(gè)高質(zhì)量的工件表面。
圖4 Sinumerik 840D ：如圖所示為系統(tǒng)變型Sinumerik 840D Solution line和Sinumics驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)件，以及高性能伺服電機(jī)1FT7。
圖5 現(xiàn)代加工循環(huán)：在加工模具時(shí)，這種現(xiàn)代加工循環(huán)有助于把表面質(zhì)量、精度和速度三種主要要求最佳地組合起來。
抑制振動(dòng)，在技術(shù)上可以通過反饋和接入軸（按給定轉(zhuǎn)速值工作的）的直接測量系統(tǒng)的合適信號來實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用APC必須要滿足下列條件：
◆ 必需有兩個(gè)測量系統(tǒng)，一個(gè)是電機(jī)測量系統(tǒng)，另一個(gè)是在同一個(gè)（坐標(biāo)）軸上的直接測量系統(tǒng)。
◆ APC只能同西門子的高效通用組件和高水平的通用組件相結(jié)合，才能運(yùn)行。
◆ 待抑制振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置必須是合適的。因?yàn)椋啻螠y試表明，APC并不能滿足所有的機(jī)床。
但是，對于高速銑削來說，APC功能是最為合適的。該功能的應(yīng)用，能顯著地提高生產(chǎn)效率，因?yàn)椋苁咕庸こ绦虻倪\(yùn)行速度提高了25%，并提高了加工的表面質(zhì)量。通過APC可以將增益系數(shù)調(diào)高達(dá)60%，并相應(yīng)地降低機(jī)床的固有頻率。
這些由西門子公司為它的NC控制系統(tǒng)所開發(fā)的新的循環(huán)和功能，顯著改善了機(jī)床的性能。為模具和工具制造業(yè)的用戶提供了較多的可能性，幫助用戶以較快的速度和較低的費(fèi)用來完成他們的生產(chǎn)任務(wù)。
