数控铣削加工宏程序与 CAD/CAM 软件生成程序的加工性能对比

任何数控加工只要能够用宏程序完整地表达，即使再复杂，其程序篇幅都非常有限，可以
说任何一个比较合理、优化的宏程序，极少会超过 60 行，换算成字节数，至多不过 2KB。

一方面，宏程序天生短小精悍，即使是最廉价的机床数控系统，其内部程序存储空间再小
也会有个 10KB 左右(FANUC 0i 系统的标准配置一般为 128KB 或 256KB，其他常见的数控

系统也与此大体相仿)

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，完全容纳得下任何 庞大 的宏程序，因此根本无需考虑机床与外

部电脑的传输速度对实际加工速度的影响(事实上还没有什么数控系统或 DNC 软件支持以
DNC 方式运行宏程序来进行在线加工)。
 
   另一方面，为了对复杂的加工运动进行描述，宏程序必然会最大限度地使用数控系统内
部的各种指令代码，例如直线插补 G01 指令、圆弧(螺旋)插补 G02/G03 指令等，因此机床
在执行宏程序时，数控系统的计算机可以直接进行插补运算，运算速度极快，伺服电动机
响应快，机床反应迅速，加工效率极高。
 
   而对于 CAD/CAM 软件生成的程序，情况则要复杂得多！下面笔者将结合自己多年使用
CAD/CAM 软件的心得与经验，对此进行比较深入、详细的阐述。
 
    首先，CAD/CAM 软件生成的程序通常都比较大，非常容易就突破机床数控系统内部程
序存储空问的限制(通俗地说就是系统装不下程序)，因此一般来说，除了相对简单的孔系
加工、二维轮廓或口袋加工以外，其余绝大部分程序都不得不以 DNC 方式进行在线加工，

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显然机床与电脑之间的传输速度成为了影响加工速度的第一个 瓶颈 因素。除了那些机床
系统内置硬盘、或机床与电脑之间以 FDDI、以太网等形式进行组网的新型数控机床(主要是
高速加工机床)之外，目前凡是运用 CAD/CAM 软件进行数控编程的数控铣/加工中心绝大
多数都是通过 RS232 口的串口通信来实现 DNC 在线加工的。
 
   绝大多数主流的中档数控系统，如 FANUC 0M、0i，三菱 M52、M64，西门子 8021)、810D
等，系统所支持的 RS232 口最大传输速度(即波特率 Baud rate)基本上都是 19200，而大多
数 DNC 软件(如 V24，PCIN，AIC 等)支持的最大波特率多数也不过红 19200～38400，即使

 

在 19200 的波特率下工作，当计算精度较高、进给速度，值又较大(如 F1800～F2500)时，
程序传输速度往往还是；跟不上机床的节拍，在实际加工中可以看到机床的进给；运动有
明显的断续、迟滞，对于 FANUC 系统，即使打开 DNC 缓冲，或设置 C51.1 参数，也难以
有大的改观。
 
   经验证明，由于 RS232 口通信抗干扰能力有限，其传输效果实际上还涉及到传输线是否
屏蔽良好、是否长度适中、机床与电脑两端接地是否良好等，波特率越高，传输越不稳定，
实际中往往被迫限制在 9600 甚至更低，如此一来 DNC 在线方式下的加工效率更打折扣。
 
    其次，从用户使用的层面上说，使用 CAD/CAM 软件来生成刀路及程序是非常容易的事，
但是剖析 CAD/CAM 软件计算刀路的原理，就知道它存存一定的弊端。在 CAD/CAM 软什
中，无论构造规则或不规则的曲面，都有一个数学运算的过程，也必然存在着计算的误差
和处理，而在对其生成三维加工刀路时，软件是根据你选择的加工方式、设定的加工参数，
并结合所设定的加工误差(或称为曲面的计算精度)，使刀具与加工表面接触点(相交点或相
切点)逐点移动完成加工，从本质上看，其实就是在允许的误差值范围内沿每条路径用直
线去逼近曲面的过程。