第一篇：数控精雕机床发展情况
数控精雕机床发展情况
标签：鼎亿数控精雕机床|精雕机技术目前，我国除具有设计与生产常规的数控精雕机床（包括MNC系统的车、铣，加工中心机床等）外，还生产出了柔性制造系统。
1984年北京机床研究所研制成功了FMC—1和FMC—2柔性加工单元，之后又开始了柔性制造系统的开发工作，并与日本发那科公司合作，在北京机床研究所内建立了第一条柔性制造系统（JCS—FMC—1型），用于加工直流伺服电机的轴类、法兰盘类、刷架体类和壳体类的14种零件。
近年来，依靠我国科技人员的努力，已先后研制成功并在北京、长春等地安装使用了FMS。这一切说明，我国的机床cnc126.com“ target=”_blank“ class=”relatedlink">数控技术已经进入了一个新的发展时期。预计在不远的将来，我国将会赶上和超过世界先进国家的水平。
精雕机技术发展趋势 性能发展方向、高速高精高效化、速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。
第二篇：数控电火花机床操作加工
第六章
数控电火花机床操作加工
一、概述
电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺，基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电，产生局部、瞬时高温，把金属材料逐步腐蚀，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
二、电火花成形加工 1.电火花加工机床
常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。
（1）机床主体：包括床身、工作台、立柱、主轴头及润滑系统。用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位置，并实现电极在加工过程中的稳定进给运动。
（1）脉冲电源：把工频的交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。（2）伺服进给系统：使主轴作伺服运动。
（3）工作液循环过滤系统：提供清洁的、有一定压力的工作
2．电火花成形加工的原理
电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。要达到这一目的，必须创造下列条件：
（1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。一般为0.01～0.1mm左右。
（2）脉冲波形是单向的，如图所示。
（3）放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。
（4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。如图，自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上。当电压升高到间隙中介质的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。
一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成 极性效应
（1）什么是极性效应？
在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀。但正、负两极的蚀除速度不同，这种两极蚀除速度不同的现象称为极性效应。
（2）为什么会有极性效应？ 产生极性效应的基本原因是由于
电子的质量小，其惯性也小，在电场力作用下容易在短时间内获得较大的运动速度，即使采用较短的脉冲进行加工也能大量、迅速地到达阳极，轰击阳极表面。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同时间内所获得的速度远小于电子。
①当采用短脉冲进行加工时，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲便已结束，所以负极的蚀除量小于正极。这时工件接正极，称为“正极性加工”。
②当用较长的脉冲加工时，正离子可以有足够的时间加速，获得较大的运动速度，并有足够的时间到达负极表面，加上它的质量大，因而正离子对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量则大于正极。这时工件接负极，称为“负极性加工”。
（3）极性效应在电火花加工过程中的作用
在电火花加工过程中，工件加工得快，电极损耗小是最好的，所以极性效应愈显著愈好，3．电火花加工的特点及应用 1)电火花加工的特点
数控机床与编程
130(1）优点
① 适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金 ②可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件，如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件，小孔、深孔、窄缝等。(2)缺点
①只能加工导电工件;②加工速度慢;③由于存在电极损耗，加工精度受限制。2）电火花成形加工的应用
电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。
电火花穿孔加工主要用于加工冲模和异形孔，电火花型腔加工主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。
型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。
4．影响电火花成形加工因素 1）影响加工速度的因素
（1）加工速度以mm3 /min表示。（2）增加矩形脉冲的峰值电流和脉冲宽度；减小脉间；合理选择工件材料、工作液，改善工作液循环等能提高加工速度。
2）影响加工精度的因素
工件的加工精度除受机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度影响之外，主要受放电间隙和电极损耗的影响。
(1)电极损耗对加工精度的影响 在电火花加工过程中，电极会受到电腐蚀而损耗，电极的不同部位，其损耗不同。
（2）放电间隙对加工精度的影响
①由于放电间隙的存在，使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和电极尺寸相比，沿加工轮廓要相差一个放电间隙(单边间隙)；
②实际加工过程中放电间隙是变化的，加工精度因此受到一定程度的影响。3）影响表面质量的因素
脉冲宽度、峰值电流大，表面粗糙度值大。5.电火花成形加工工艺
1）电火花冷冲模穿孔加工工艺方法
(1）直接法 直接法是用加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除。凸、凹模的配合间隙靠控制脉冲放电间隙来保证。
(2）混合法 凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求。
2）电火花型腔加工工艺方法
(1）单电极加工方法 单电极加工法是指用一个电极加工出所需型腔。用于下列几种情况：
①用于加工形状简单、精度要求不高的型腔，加工经过预加工的型腔。
②用机床摇动加工型腔。首先采用低损耗、高生产率的粗规准进行加工，然后利用摇动按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准、加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和表面微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，完成整个型腔模的加工。
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131(2）多电极加工法 多电极加工法是用多个电极，依次更换加工同一个型腔。每个电极都要对型腔的整个被加工表面进行加工。用多电极加工法加工的型腔精度高，尤其适用于加工尖角、窄缝多的型腔。
(3）分解电极法 分解电极法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极分别制造。
3）电极材料
(1)常用电极材料的种类和性能见表。(2）电极材料的选用
①电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。
②型腔加工常用电极材料主要是石墨和紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电极容易成形，密度小，宜作大、中型电极。4）电规准的选择与转换
(1)什么是电规准？电火花加工中所选用的一组电脉冲参数称为电规准。(2)电规准的选择
在生产中主要通过工艺试验确定电规准。通常要用几个规准才能完成凹模型孔加工的全过程。电规准分为粗、中、精三种。从—个规准调整到另一个规准称为电规准的转换。
①粗规准 主要用于粗加工。对它的要求是生产率高，工具电极损耗小。被加工表面的粗糙度Ra＞12．5µm。采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度(ti＝20～60µs)。
②中规准 是粗、精加工间过度性加工所采用的电规准，③精规准 用来进行精加工，要求在保证冲模各项技术要求（如配合间隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下尽可能提高生产率。小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度(ti＝2～6µs)。被加工表面粗糙度可达Ra =1.6～0.8µm。
5）电极的装夹与校正
在电火花加工中，机床主轴进给方向都应该垂直于工作台。因此工具电极的工艺基准必须平行于机床主轴头的垂直坐标。即工具电极的装夹与校正必须保证工具电极进给加工方向垂直于工作台平面。
(1)工具电极的装夹
由于在实际加工中碰到的电极形状各不相同，加工要求也不一样。常用的电极夹具有如图几种。
(2)工具电极的校正
工具电极的校正方式有自然校正和人工校正两种: ①自然校正就是利用电极在电极柄和机床主轴上的正确定位来保证电极与机床的正确关系；
②人工校正一般以工作台面x、y水平方向为基准，用百分表、千分表、块规或角尺在电极横、纵(即x、y方向)两个方向作垂直校正和水平校正，保证电极轴线与主轴进给轴线一致，保证电极工艺基准与工作台面x、y基准平行。
6）课堂讨论已知零件是电机风叶塑料模，电火花加工如图电机风叶塑料模型腔，已知材料为45号钢，型腔表面粗糙度Ra＝2.5μm，讨论以下问题：
分析零件图； 选择电极的材料； 选择加工方式；
加工中应注意的其它问题。
数控机床与编程 132
第三篇：最先进的数控加工机床
此机器为德国著名的德马吉DMG Deckel Maho 5轴万能机床，使用德国openmind公司hypermill软件。
日本Daishin Seiki公司为了纪念公司创立50周年，使用于德马吉DMU 60P DUOBLOCK 5轴联动高精度数控加中心，将一块铝锭一次成型加工成为一个十分精巧的山地摩托头盔，这也获得了09年日本机械加工奖的金奖。Dsishin seikl公司使用了德国hypermill 的软件版本号2009.1，他们表示希望通过制造此头盔将此机器和软件发挥到极限，展示公司的实力，三位工程师花费了总计约150小时进行编程。
德国DMU 60 P duoBLOCK数控机床指标----
仅为 4.5 秒的屑-屑换刀时间，以及极高的机床精度，使得该系列万能铣床成为了5轴加工中心新的里程碑。通过 duoBLOCK®方案与带一体式、直接测量系统的精确回转工作台的组合，duoBLOCK®机床展现出更大的准确度、高动态性能以及由此带来的生产率的大幅提高。以最小的底座提供600 x 700 x 600 mm的大型加工空间是 DMU 60 P duoBLOCK®的另一大亮点。这些令人难忘的性能还可以通过各种选配项得到进一步的提高。
> 大尺寸优化加工空间具有最佳的畅通性和更高的透明度、配有 19" 显示屏的 DMG ERGOline®Control 控制面板和最先进的 5 轴控制技术
> 现在600 系列也提供了 duoBLOCK®方案的更多价值：在精度、坚固性、动态性和人体工程学方面都具突出表现
> 标配快速、垂直的链式刀库，可选配最多 180 个刀位
> 供各种应用情况使用的主轴型号： 12,000 rpm, 18,000 rpm, 24,000 rpm
> 精密加工重达 700 kg 的重型工件
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。也是鉴于此美国欧盟及日本一直将一些高精度的五轴机床列为限制出口产品
第四篇：日本机床发展1
日本机床发展史
（时间:2011-11-14 共有 人次浏览）
1、近代机床源自英国
1769年英国人詹姆斯.瓦特发明了蒸汽机揭开了产业革命的帷幕.然而,按理论要制成这个蒸汽机,得用正确的尺寸来加工可称作其心脏的气缸内面和活塞外周,这是绝对条件.使其加工成为可能的就是“卧式镗床”，这是由英国人约翰。威尔森于1775年制成的，为制造蒸汽机作出了巨大的贡献。
1797年英国人亨利。莫兹利创制成被称为近代机床鼻祖的带有机动进给刀架的铁制螺纹切削车床，并于1800年完成了其改良型。机床，作为制作机器的机器，被称作“工作母机”，而莫兹利的近代车床则可谓是产出工作母机的始祖机器。
到了19世纪，作为工作母机的机床在美国扎下了根。独立战争、南北战争所需要的军火生产加速了机床的发展。
零部件需要统一规格的军火产业的发展，孕育出铣床（艾黎。惠特尼。1827年）、磨床（布朗—夏普，1868年）、砖塔车床（拉姆节荪）、自动车床（斯潘塞）等用于批量生产的机床并促使其进步。
而且，在美国作为汽车生产而创建的大批量生产方式也被应运于机床的生产线中。直线往复进行的切削加工也因加工大面积平面之需要而应运而生，自1820年起，就有罗伯特、布拉托、傅克斯、库雷缅特等先驱者从事研究。
1900年美英两国各自开发出高速度钢刀具，使得机床的生产效率和加工精度有了显着的进步。于是作为强力有型有特色的英国机床的利用价值再次受到了青睐，以至英式和美式两种系统的机床在国际市场上形成了对抗。
此前，1800年代后半叶由于被誉为机床新技术的奠定人的约瑟夫。R.。布朗等的成就，机床工业的主导权已由英国转移至美国。
同时，进入1900年代后，在德国出现了超硬刀具，给机械加工带来了革命性的变化。
在这种百花缭乱的技术革新的形势下，机床产业似乎与全球进入又一轮军备竞赛趋势相联运，濒临第二次世界大战而呈现异常繁荣的景象，其技术也跟着得到了显着发展。
2、急剧变动的机床生产国
以第二次世界大战为契机，机床的发展方向向如何减少人工、而又能制造高精度工件方面转移。同时，机床的生产国也由以欧美为中心扩展发展中国家、甚至新兴工业国家，伴随着生产国的增加，全球机床生产规模也扩大。
让我们聚焦于切削型，便可观察到其近年来的特征是：1970年全世界机床生产总额是60亿美元，1980年增加到200亿美元，到1990年为339亿美元，到2006年则增加到434亿美元（估算值）了。推动其急剧增长的最大原因是1952年美国开发的、其后以日本为中心经过剧烈的技术革新和普及的NC机床的问世。
伴随着NC机床的出现，加上作为战后世界框架的东西冷战结构的终结、中国及亚洲各国工业化进展、苏联的崩溃以及市场的全球化这种剧烈的形势变化，机床生产国也发生了剧烈的变动。
例如，1987年的状况是美国占全世界生产比重第一位，第二位是苏联，第三位是西德，第四位是日本，第五位是英国，然而按2006年推定值听排位则变为：第一位日本、第二位德国、第三位中国，第四位意大利，第五位韩国。长年引领世界机床生产的美国和苏联（现在的俄国）现在已大步退后，取而代之的日本自1982年登上头把椅以来，一直独领风骚，而德国仅以微弱之差紧随其后。
同时势力日增的是中国。2002年超过美国，生产总额排位第四，2005年跃居第三，2009年终于超过了日本和德国坐上了生产总额世界第一的宝座。成长为世界工厂的中国，同时又作为机床的消费大国，市场也急剧扩大，2002年以来大大超越德国、日本和美国，独占鳌头。
3、关联军火，得以发展
据最早的记录，在日本，1872年（明治5年）东京炮兵工厂自家制造了2台铣床和台式双头卧式钻床，次年安装了中岛工厂的3台台式铣床和2台多轴钻床。当然与今日的铣床和钻床不可同日而语，要简单得多。
日本的机床工业与枪炮和舰艇等军火密切关联才发展起来的。
机床虽然在江户幕府末期已经从荷兰、法国等国进口，但是在军火需求旺盛的甲午战争（1894-1895）时，日本还没有一个像样的机器和厂家。于是，痛感其势在必行的日本军部竭尽其所能着手培育机床工业。
在这种军部的保护和甲午战争后整个景气繁荣以及军火产生扩大的背景下，机床工业逐渐萌芽，不久爆发的日俄点战争（1904-1905年）便成为了一个转机。
日俄战争中，各地民间工厂开始制造用于军需品尤其是用于生产炮弹的机床，以此为契机，明治20年代（1888-1897年）问世的池贝工厂和日石新泻铁工所，或者明治30年代（1898-1907年）初创业的大隈面机商会（大隈铁工所，现为OKUMA）和若山铁工所（现为新日本工机）等提高了作为机床厂家的地位。
至今还保存着的最早的日本国产机床是池贝庄太郎先生（池贝工厂及而后的池贝的创始人）于1889年制作的自家用的9英寸车床。
明治（1868-1912年）末期至大正（1912-1926年）初期整个日本经济正处于萧条之际，仿佛迎来了救星似的，1914年爆发了第一次世界大战。这次战争给日本产业界带来了空前的景气，机床业也不例外。
至此在萧条中苦苦挣扎的工厂不仅恢复了生气，甚至涌现也许多自称是机床制造商的新厂家。例如创建于明治40年代（1908-1912年）的唐津铁工所、东京瓦斯电气工业（后来的日立精机，于2002年和森精机制作所合并）、久保田铁工所（现为KUBOTA）、小松制作所（现为KOMATU）等，规模也扩大到有从业人员200至700人中等工厂。
当时欧美各国忙于战争，没有余力出口机床到国外，英国、中国等国开始从日本进口机床。从1915年至919年，日本产量的大约10%用于出口。
1921年，政府主办的首次机床展览会在大阪举行同，有大约80个国产机参展。不过，说是国产机，几乎都是外国产品的仿造品。但是，据说各厂家正是通过参加该展览会这个机会开始致力于独自的设计和讲究材料以及提高产品的精度的，从唤起这种意识的角度而言，这是一届意义深远的展览会。
4、制造事业法奠定了基础
大正末年起日益萧条的日本经济于1931年陷入了深渊。机床的生产每年递减10~20%，各厂家都陷入濒临破产的泥坑而不能自拔。
然而1931年8月发生的满洲事变又一次挽救了这次萧条，日本机床工业与军火产业携手互济重新步入成长期。
同时，机床工业对文明国家而言，不仅仅是军火产业，也是整个机械工业的基础，这种认识也得到了广泛认同。1938年7月政府制定了《机床制造事业法》，也开始对机床厂家的培育。
被指定该法认可的工厂意味着向一流厂家迈出了第一步，实际上，如不被指定便不能享受免税等政府给的优惠。为此，许多厂家进行各种努力，或增加设备，或建立产品检验组织来满足被认可的条件（普通的机床制造厂设备为200台）。
这种为被指定而努力创造条件的做法，也为日本机床工业追赶世界水准打下了坚实的基础。从这个意义上来说，该时期的法律制定与企业的努力对后世也产生了重要的影响。
着名的厂家一齐停止了皮带塔轮式机器的生产，改换生产电机直接连接型机器。并致力于可同外国产品抗争的高效率、新型机器的设计和制造。
政府为了提高技术水准和实现规格化，协同军部和厂家设计出起名为S型（Standard）机床的普通车床、钻床、铣床等标准型号，并一起加以公开。S型车床颇有声誉，战后还在生产。
1937年卢沟桥事变爆发，日本经济逐渐转入战时体制，5年后制定的重要产业统制令，将机床完全置于政府的编制下了。
此外，1939年起德国发动了战争，德国的机床需求激增，加上次年美国禁止对日出口，日本再也不能依存外国的机床了。为此，举国上下大搞坐标镗床、螺纹磨床和齿轮磨床等的国产化。
厂家的数量随着需求的扩大而增加，1940年拥有设备20台以上的公司超过400家。1943年产量达到6亿日元（14万吨）记录了日本机床产业史上最高产量。
厂家激增是由于经济统制，为纤维机械等民生产业生产的机械工厂转为生产机床，现存的厂家收买了纺织厂等后新设机床厂所致。
然而生产激增的1943年，同时材料又严重不足。第二次世界大战也接近尾声，不久将结束，在这期间，有过变更通用机的设计，简化构造，节省材料来生产机床的时期。所生产出来的产品便是近似于单功能机床的所谓的“战时型机床”。
5、转业者频出的战争结束后的混乱期
留下巨大伤痕，第二次世界大战结束了。没有了军需的机床厂有许多转向生产炒锅、煮锅、锄头、犁等民用品、农机具。也有不少的工厂或者回到了战前原来的经营范围，或者转向其他行业，暂时生产土木机械、纤维机械等。
这种混乱几乎持续了10年，到1955年才出现了摆脱混乱的趋向。1956年的经济白皮书甚至开始使用“战后已经结束”这种表达方式了。随着经济复兴的进展，对机床的需求也日益增加，加上作为节省外汇的一环限制机床进口，国产机床市场生机勃勃。
这时，有的企业开始与国外企业进行技术合作，国产机床很快填补了战争中和战后时期的技术空白，开始呈现恢复的兆头。
作为机械加工技术的的招牌，开始倡导高速强力切削，技术与成本核算瓶颈诸多的许多专用机床也开始生产了。但是引进这种新技术的优秀产品对中小用户来说则是可望不可及，并未普及到基层。
6、日本独创技术的萌芽
经过战后复兴期，进入昭和年30年代（1955-1964）后，机床产业终于伴随着强劲的复苏力开始了新的成长。从那时起玩直至1970年代，机床业界的显着发展被历史所称道。
在技术方面，基本上赶上了欧美发达国家水平，摆脱了过去仿造时代的束缚，开始融入与日本产业结构相匹配的独创性。产品的精密度和功能大幅提高，国际竞争力开始形成，为今日的强有力的竞争力打下了基础。
在生产方面，1962年创记录地达到生产总额1000亿日元，在世界上跃入第五位主要机床生产国，仅次于当时的美国、西德、苏联和英国。
这次发越，其背景是被称作神武景气、岩户景气那种一而再、再而三的日本国内的经济盛景，“投资引来新一轮的投资”的那种投资意欲旺盛的气氛中，需求急速膨胀，机床厂家受其影响也积极地进行设备增强投资。
这种扩大规模大批量生产的结果使得价格下降，即便高级机型，中小厂家也能够买得起了。被称为经济型车床的普机一再开发也是这个时期。
其间，受1965年（昭和40年）前后发生的所谓“昭和40年萧条”的影响破产企业频出，为了加强企业间的连带关系，由通过省（现为经济产业省）主导并实施了集团化等政策。
然而，这基本上也不过是经济增长过程中暂时的衰退。一旦摆脱了停滞，由家电和以汽车大众化为背景的汽车产业领头，经济景气和机床需求重拾升势，迎来了高增长期即为表达前所未有之意借用更无史可考的神话故事来命名的“伊奘诺景气”期。
此时产业界出现的一个课题就是严重的人手不足。生产技术上追求省力化，机床作为其强有力的推进者深受青睐。尤其是数控机床，备受关注，它的出现促进了更高层次的技术革新。
由于这种NC机床需求的高涨和传统的通用车床及钻床等的批量生产正规化，1970年机床生产首次突破3000亿日元大头，充分享受了战后最大的好景气。
7、石油危机来袭
进入20世纪以来美国贸易收支首次出现赤字，在此背景下，尼克松总统于1971年8月提出保卫美元政策，世界为美元危机而震动。持续了大约5年的“伊奘诺景气”开始蒙上阴影的日本，也由于对美出口依存太高，受到美国保卫美元政策的直接冲击。以此为契机，国际货币进行了调整，日元经过4个月的浮动汇率制升值了16.88%（其后于1973年改为浮动汇率制）。1美元兑换360日元变为1美元兑换308日元，如何削减成本维护国际竞争力成为产业界的紧急课题。
在这种环境变化的背景下，机床业界在技术层面加强了立足于群组技术的群控、系统化取向，在需求层面又确定了要以NC机床为中心，省力、省人化机种便成为更新设备投资 的中心。
1973年10月起至11月中东产油国家决定大幅度提高原油价格。原油进口依存度高达99%以上的日本受到巨大打击，不仅是产业界连一般消费社会也震动了。当时正好推行列岛改造政策，土地和建材等价格异常地暴涨，就像晴天霹雳似的又来了个石油资源供应的严格限制，引发起物价疯涨、缺货、藏货、囤货的异常事态，几近恐慌状态。
产业界的设备投资急剧萎缩，机床需求急减。日本机床工业会的会员订单统计从1973年的2592亿日元到次年下滑正至1456亿日元。如考虑暴涨的价格，实际上减少近半。亏损企业不断涌现，出卖资产、缩编人员、募集希望退职人员等，各种减磅措施都在实施，但还是阻挡不了破产企业频出的现象。
8、市场与技术的机电一体化
始于石油危机的大萧条从1977年开始企稳。机床工业的恢复具有在半导体技术日新月异发展背景下的机电一体化进展和出口市场急剧扩大的特征。
生产金额频创历史记录，1978年达到3655亿日元，以后直至1981年的8513亿日元，年看更新记录。
按金额统计的生产规模急剧扩大的最大原因是机电一体化带来的单价的上升。生产额中NC机床所占的比率1976年为22.4%，到1978年时为29.4%。1979为41.1%，这期间每年增长10%以上。家族经营的小规模加工业者也开始配备普及型NC机床，需求的范围急速扩大，加快了NC化率的步伐。
同时，出口也于1979年突破了2000亿日元大关，出口比率（生产总额中出口所占的比率）为42.7%，与上出口比率44.8%一样，机床以这个时期为界急速转变成出口产业。
机床生产随着国国内外市场的扩大而扩大，1985年达到10511亿日元，首次超过10000亿日元大关。其最大的原因是，70年代后半叶出现的C（Computer计算机）NC的机床应运技术水准大幅提高，远远凌驾于可以说计算机老家的欧美，在全球构筑成强有力的国际竞争力。
9、一路飙升型增长方式的终结
对日本制造的机床出口急剧扩大，自然引起进口方欧美各国的强烈不满，有时甚至弥漫着险恶的气氛。其结果便是1985年10月发达5国首脑会谈中提出的强烈的诱导日元升值的“广场协议”，之后，日元从1美元+240日元前后，一下子暴涨至130日元，“日元升值萧条”袭击了日本。贸易默察的日益严重以及对美机床出口数量的自主限制、欧洲对日本机床出口实行监视等措施的实施，使得市场急遽缩小。
但是此时的日本产业界还留有很强的复原能力。在1989、1990时所谓的泡沫景气顶峰期，机床的生产额为扩大到13034亿日元，日本机床工业会统计的订单额扩大到14121亿日元（均为1990年数值），这个业绩至今保持着本机床供需的最高记录。顶峰时期的1990年仅国内需求就超过10000亿日元（按订单统计），可见国内产业界的设备投资是何等活跃。
作为促进市场扩大的要素，少不了技术层面的高度化。寻根究底般地追求高速化、复合化、高精度化这种带有普遍性的课题，同时又以计算机为核心的信息系统这一装置唤起机床的新需求，这些都没错。
然而，战后一路飙升的日本经济，随着泡沫景气的崩溃，转身向下突入了负增长时代。机床订单1993年为5317亿日元，从1993年的顶峰一下少了60%以上，机床工业陷入大混乱状态中。
1995年起，因对泡沫时期设置的设备需要更新和对地球环境问题投资的启动，机床的需求才终于开始摆脱漫长的平成萧条。同时，机床厂家在负增长时期和为迎接21世纪到来而开展的企业重建（Restructuring）活动也如火如茶，可以说开始了新一轮的机床工业的建设。
但是，正当人心思变重新奋起的时候，泡沫时期遭受的深重创伤的后遗症尤其在金融机关和不动产、大型建筑公司等企业不断显现。为处理这巨大的负的遗产政府投入了巨额资金我，结果给刚点燃的产业的经济活动泼了一盆冷水。1997年和1998的重新回到10000亿日元以上的机床生产额，到1999年一下子同比下滑26.8%。为7395亿日元。
急速发展的IT（信息技术）化从根本改变着物品制造的手法，唤起了手机、计算机等IT关联设备的爆发性的需求。这给机床需求带来了良好影响，2000年的机床市场对电子电气机械和精密设备的需求大幅增加。然而，生气勃勃的景象也不过眨眼间的功夫，次年2001年手机需求便到了头，以此为契机遭受了前所未有的IT萧条。其结果，不仅IT关联领域，广泛的制造业的设备投资受到抑制，机床需求也大幅减少。
尽管如此，即便IT和半导体业界陷入萧条的深渊、设备投资遭遇严寒，这个期间汽车工业的设备投资却十分坚实。这是因为在保护地球环境这个终及目标下，对低耗油、轻量化、安全性能高以及追求更高生产效率等的先行投资十分活跃之缘故。于是，机床业界在因IT萧条而大幅下滑的低迷的需求中，提高了对汽车工业的依存度。
2003年后半期IT和半导体业界又重新有了生气。其背景是具有照相机功能的手机、数码相机、薄型大画面电视和DVD（多目的光盘）等被称作所谓的数码家电的商品群的快速增长引领了投资。
2002年10月起，机床订单也由减少转为增加，至2006年11朋连续50个月增长。这个记录超过1997年恢复期的45个月，为迄今时间最长。
汽车和数码家电销售的顺畅引发了世界同时的好景气。为追求廉价劳动力和廉价的制造成本，从80年代起制造工厂已经开始向亚洲转移，尤其显着的是向拥有巨大市场的中国倾斜。
汽车和数码家电市场的繁荣诱发了进入中国等亚洲国家的企业和工厂的设备投资，日本机床充分享受了空前的中国热。受这种国内外好景气的支撑，2007年机床订单超过了泡沫时期的顶峰，达到15899亿日元。
今后这种IT化的投资将横向扩大，范围将拓得更宽广。加上为保护地球环境的技术革新，减少地球负荷的投资，正式启动也还在后头呢！
2008年9月美国金融危机引发的全球经济同时萧条，整个制造业不敢进行设备投资，机床需求剧减。为此，2004年4月以来连续保持的机床订单总额超10000亿日元的记录，到2008年9月中断了，共维持了53个月。
主要依存汽车、建设机械和农业机械等需求的机床市场现正处于在很大的结构转换的漩涡中。这种市场变革，也就是说，逼迫日本机床业界无论技术、管理和销售方法都须变革。如何改变自己？可以说，现在已经被迫站立在新的企业重组的舞台上了。
来源: 精密机床网
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第五篇：数控编程及其发展
数控加工技术概述（转帖）
数控编程及其发展
数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。
1.1 数控编程的基本概念
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APT-AC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT-/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。
针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。
在集成化方面，以开发符合STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。NC刀具轨迹生成方法研究发展现状
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。
2.1 基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法
CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和B-REP混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。
实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发，在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。
2.2 基于特征的NC刀轨生成方法
参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率。
W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。
Lee and Chang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。
Jong-Yun Jung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等，并通过IP（Inter Programming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，Jong-Yun Jong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。
特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：
从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，不带有任何功能语义信息；实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题；特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺特征，那么NCP系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；
特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成，实现信息的双向流动，为CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力的。
2.3 现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析
现役CAM的构成及主要功能
目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成：一体化的CAD/CAM系统（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM系统（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的CAM系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的CAD/CAM系统的NC加工方法进行讨论。
UGII加工方法分析
一般认为UGII是业界中最好，最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能：、Point to Point：完成各种孔加工；、Panar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等；、Fixed Contour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线；、variable Contour：可变轴投影加工；、Parameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工；、Zig-Zag Surface：裁剪面加工；、Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度；、Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工；、Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。
EDS Unigraphics还包括大量的其它方面的功能，这里就不一一列举了。
STRATA加工方法分析
STRATA是一个数控编程系统开发环境，它是建立在ACIS几何建模平台上的。
它为用户提供两种编程开发环境，即NC命令语言接口和NC操作C++类库。它可支持三轴铣削，车削和线切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体几何建模。其NC刀具轨迹生成方法是基于实体模型。STRATA基于实体的NC刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括：
Profile Toolpath：轮廓加工；
AreaClear Toolpath：平面区域加工；
SolidProfile Toolpath：实体轮廓加工；
SolidAreaClear Toolpath：实体平面区域加工；
SolidFace ToolPath：实体表面加工；
SolidSlice ToolPath：实体截平面加工；
Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹生成。
其它的CAD/CAM软件，如Euclid, Cimitron, CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本内容大同小异，没有本质区别。
2.4 现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题
按照传统的CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式，CAM系统以直接或间接（通过中性文件）的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象，生成加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以NC代码的形式提供给CNC机床，在整个CAD /CAM及CNC系统的运行过程中存在以下几方面的问题：
CAM系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息，无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此，整个CAM过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下，通过图形交互来完成。如：制造工程师必须选择加工对象（点、线、面或实体）、约束条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速度等）。整个系统的自动化程度较低。
在CAM系统生成的刀具轨迹中，同样也只包含低层的几何信息（直线和圆弧的几何定位信息），以及少量的过程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，下游的CNC系统既无法获取更高层的设计要求（如公差、表面光洁度等），也无法得到与生成刀具轨迹有关的加工工艺参数。
CAM系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。
CAM系统是一个独立的系统。CAD系统与CAM系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成CAD/CAM系统中，信息的共享也只是单向的和单一的。CAM系统不能充分理解和利用CAD系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同样CAD系统也无法获取CAM系统产生的加工数据信息。
这就给并行工程的实施带来了困难。数控仿真技术
3.1计算机仿真的概念及应用
从工程的角度来看，仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统。分析复杂的动态对象，仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。计算机仿真就是借助计算机，利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。它随着计算机技术的发展而迅速地发展，在仿真中占有越来越重要的地位。计算机仿真的过程可通过图1所示的要素间的三个基本活动来描述：
建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。
仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。
仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。
计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面：应用领域的扩大和仿真计算机的智能化。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具，以减少工件的试切，提高生产效率。
3.2数控仿真技术的研究现状
数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。
从试切环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，只仿真刀具-工件几何体的运动，以验证NC程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题；同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。
几何仿真技术的发展是随着几何建模技术的发展而发展的，包括定性图形显示和定量干涉验证两方面。目前常用的方法有直接实体造型法，基于图像空间的方法和离散矢量求交法。
3.3直接实体造型法
这种方法是指工件体与刀具运动所形成的包络体进行实体布尔差运算，工件体的三维模型随着切削过程被
不断更新。
Sungurtekin和Velcker开发了一个铣床的模拟系统。该系统采用CSG法来记录毛坯的三维模型，利用一些基本图元如长方体、圆柱体、圆锥体等，和集合运算，特别是并运算，将毛坯和一系列刀具扫描过的区域记录下来，然后应用集合差运算从毛坯中顺序除去扫描过的区域。所谓被扫过的区域是指切削刀具沿某一轨迹运动时所走过的区域。在扫描了每段NC代码后显示变化了的毛坯形状。
Kawashima等的接合树法将毛坯和切削区域用接合树（graftree）表示，即除了空和满两种结点，边界结点也作为八*树（oct-tree）的叶结点，接合树的数据结构如图2。边界结点包含半空间，结点物体利用在这些半空间上的CSG操作来表示。接合树细分的层次由边界结点允许的半空间个数决定。逐步的切削仿真利用毛坯和切削区域的差运算来实现。毛坯的显示采用了深度缓冲区算法，将毛坯划分为多边形实现毛坯的可视化。
用基于实体造型的方法实现连续更新的毛坯的实时可视化，耗时太长，于是一些基于观察的方法被提出来。
3.4基于图像空间的方法
这种方法用图像空间的消隐算法来实现实体布尔运算。Van Hook采用图象空间离散法实现了加工过程的动态图形仿真。他使用类似图形消隐的z_buffer思想，沿视线方向将毛坯和刀具离散，在每个屏幕象素上毛坯和刀具表示为沿z轴的一个长方体，称为Dexel结构。刀具切削毛坯的过程简化为沿视线方向上的一维布尔运算，见图3，切削过程就变成两者Dexel结构的比较：
CASE 1：只有毛坯，显示毛坯，break；
CASE 2：毛坯完全在刀具之后，显示刀具，break；
CASE 3：刀具切削毛坯前部，更新毛坯的dexel结构，显示刀具，break；
CASE 4：刀具切削毛坯内部，删除毛坯的dexel结构，显示刀具，break；
CASE 5：刀具切削毛坯内部，创建新的毛坯dexel结构，显示毛坯，break；
CASE 6：刀具切削毛坯后部，更新毛坯的dexel结构，显示毛坯，break；
CASE 7：刀具完全在毛坯之后，显示毛坯，break；
CASE 8：只有刀具，显示刀具，break。
这种方法将实体布尔运算和图形显示过程合为一体，使仿真图形显示有很好的实时性。
Hsu和Yang提出了一种有效的三轴铣削的实时仿真方法。他们使用z_map作为基本数据结构，记录一个二维网格的每个方块处的毛坯高度，即z向值。这种数据结构只适用于刀轴z向的三轴铣削仿真。对每个铣削操作通过改变刀具运动每一点的深度值，很容易更新z_map值，并更新工件的图形显示。
3.5离散矢量求交法
由于现有的实体造型技术未涉及公差和曲面的偏置表示，而像素空间布尔运算并不精确，使仿真验证有很大的局限性。为此Chappel提出了一种基于曲面技术的“点-矢量”(point-vector)法。这种方法将曲面按一定精度离散，用这些离散点来表示该曲面。以每个离散点的法矢为该点的矢量方向，延长与工件的外表面相交。通过仿真刀具的切削过程，计算各个离散点沿法矢到刀具的距离s（如图4所示）。
设sg和sm分别为曲面加工的内、外偏差，如果sg
总体来说，基于实体造型的方法中几何模型的表达与实际加工过程相一致，使得仿真的最终结果与设计产品间的精确比较成为可能；但实体造型的技术要求高，计算量大，在目前的计算机实用环境下较难应用于实时检测和动态模拟。基于图像空间的方法速度快得多，能够实现实时仿真，但由于原始数据都已转化为像素值，不易进行精确的检测。离散矢量求交法基于零件的表面处理，能精确描述零件面的加工误差，主要用于曲面加工的误差检测。
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