作者指定零件，平台计算走刀
切削程序描述零件：毛坯以及要从中去除的部分。轨迹、走刀、转速和进给由平台根据零件体积、材料和机床刀位中的刀具计算。
对任何可切削的机床，程序文本都相同。凡与位置和设备有关的——毛坯放在哪里、零件零点、铣刀伸出量——都存放在机床孪生中。
程序在浏览器的实验室中编写：左边是代码，右边是 3D 零件，每次修改都会重新计算。尺寸用参数并相互引用表示——零件保持参数化。
选择类型并填写数值即可创建机床
| 类型 | 轴 | 用途 | 成熟度 |
|---|---|---|---|
| 三轴铣床 | X Y Z | 2.5D 加工和平面轮廓，EtherCAT 伺服驱动器 | 量产 |
| 带摆动回转工作台的五轴铣床 | X Y Z B C | 3+2 加工：转动、锁定、三轴切削 | 测试版 |
| 带摆头的五轴铣床 | X Y Z A C | 同样的 3+2 加工，由摆头提供姿态 | 测试版 |
| 激光绘图机 | X Y | 光束像主轴一样控制：功率与关闭 | 测试版 |
| 两轴车床 | X Z | 车削、端面、切断；仿真中 | 试验性 |
| 线切割 | X Y U V + Z | 锥度与回转布局；仿真中 | 试验性 |
量产——每天在硬件上运行；测试版——在主线之外工作；试验性——研究级。运动学相同的两台机床属于同一类型，即使使用不同厂家的驱动器。
三轴铣床
主力机型：三根直线轴和主轴，带反馈的总线伺服驱动。没有倾斜和旋转——2.5D 和平面轮廓。
五轴铣床
工作台带动零件倾斜和旋转，或由主轴头提供方向。3+2 加工：两种布局用同一示例程序，差别体现在试验台的回应中。
车床、激光、电火花
车床没有 Y 轴。激光没有 Z 轴和刀具表。线切割机床插补上下导轮并按间隙进给；车床和电火花在仿真中运行。
读程序的四条规则
| 主题 | 规则 | 结果 |
|---|---|---|
| 坐标 | X 和 Y——从毛坯左前角起算；Z = 0——毛坯顶面，向材料内为负 | 毛坯在工作台上移动不会改变程序的任何一个字节：位置存放在工件偏置 G54 和孪生中 |
| 毛坯 | 第一行声明毛坯和材料；之后只做减法 | 垫板、切入垫板的深度和垫高决定通切的结果 |
| 刀具 | 引用机床刀具表刀位，而不是直径 | 刀位包含直径、刀尖形状、伸出量、齿数和编号；刀位不存在——拒绝并列出现有刀位 |
| 步骤 | 同一铣刀的相同工序——一步、一次换刀 | 步骤顺序就是机床上的换刀顺序 |
违反的代价是已知的
当毛坯位置被写进坐标时，控制器会再加一次偏置，程序在第一行切削就超出行程。现在由测试守住这一不变量。
没有静默替代
未指定刀具的工序不会用“随便一把铣刀”加工：走显式的“仅直径”路径，并注明刀型和伸出量未知。
顺序与机床上一致
先基准——端面铣，然后是体积——型腔和轮廓，然后是孔，边缘——最后。外轮廓会把零件分离出来，因此放在最后。
工序词汇
每个工序从毛坯中减去一部分体积，并生成自己的一段 G 代码。
| 工序 | 为什么 | 要点 |
|---|---|---|
| 端面铣 | 让 Z 零点真实可信：铸造或锯切的顶面并不平 | 铣整个毛坯顶面；局部区域属于型腔 |
| 型腔与区域 | 轴承座、电路板窗口：矩形、圆形或带岛屿和侧壁斜度的多边形 | 比铣刀窄的岛屿会留下未加工；直径小于两倍刀径的圆形型腔会退化为钻孔 |
| 阶梯型腔 | 按嵌套轮廓变化深度：台阶座、凸肩 | 轮廓严格嵌套——三轴无法加工倒扣 |
| 斜壁精加工 | 球头铣刀沿斜壁加工，残留高度可设定 | 仅斜壁且仅球头铣刀 |
| 钻孔 | 同一直径的所有孔——一步完成，啄钻排屑 | 检查链对照钻头伸出量和长度核对深度 |
| 螺纹铣削 | 无需丝锥的内螺纹：铣刀做环绕运动，每转下降一个螺距 | 仅内螺纹；无法加工该牙型的铣刀会阻止该步 |
| 轮廓 | 沿多边形外侧或内侧走刀 | 外轮廓是程序的最后一步 |
| 倒角 | 用 V 形刀沿棱边 | 宽度由深度和刀尖角决定；孔口锪孔无法用它表达 |
| 倒圆边 | 用球头铣刀加工顶边 | 走刀次数由残留高度推导 |
| 雕刻 | 用锥形刀沿折线 | 宽度由深度决定；文字以路径点给出 |
| 车削、切断、切槽 | XZ 平面中的棒料，X 为直径值 | 刀尖圆弧半径补偿——仅在 X 向 |
| 工作台 3+2 转位 | 工作台转到姿态后保持不动；坐标按朝上的那个面计算 | 是定位，而不是五轴同时运动 |
铝板上的 M8×1.25 盲孔螺纹
200 × 100 × 50 mm 铝板，螺纹在中心。两把刀具意味着两步、两次换刀。
| 步 | 工序 | 刀位 | 设定内容 |
|---|---|---|---|
| 0 | 毛坯 | — | 200 × 100 × 50 mm，铝 |
| 1 | 攻丝底孔 | T4 | Ø6.8 mm，盲孔 14 mm，啄钻 |
| 2 | 螺纹铣削 | T8 | M8，螺距 1.25 mm，深 12 mm，同一走刀完成入口倒角 |
为什么是 14 而不是 12
孔比螺纹深 2 mm：切屑有地方落下，走刀结束时不会顶到孔底。12 mm 为公称直径的 1.5 倍。
G 代码怎么读
注释直接写明坐标系，G54 调用机床工件偏置，M6 T4 换上该刀位，G43 H4 应用其长度补偿，M3 启动主轴。
基准程序检查通过
每种机型的示例程序检查无警告、下发无提示：若基准程序报问题，说明该机型未配置好。
刀位、伸出量、切削参数
机床刀具表刀位
回答五个问题：直径、刀尖形状、伸出量、齿数和刀具材料、换刀和补偿用的编号。刀具表是孪生的一部分。
刀具伸出量——两道关卡
启动前，在伺服上通过驱动器转矩触碰测量伸出量。下发时，若刀位的伸出量没有注明来源（铭牌或测量），则阻止下发。
材料
在创建程序时选择。作者未指定的参数按材料、铣刀和机床计算；明确指定的不会被改动。转速受孪生中主轴铭牌限制。
| 材料 | 牌号示例 | 切削有何不同 |
|---|---|---|
| 铝 | 6061、7075、2024、铸造 AlSi | 硬质合金可用高切削速度 |
| 钢 | S235、45 钢、40Cr | 低于铝，随硬度升高而降低 |
| 不锈钢 | AISI 304, AISI 303 | 加工硬化：进给比速度更重要 |
| 黄铜、青铜、铜 | H63、QAl9-4、T2 | 铜很黏，黄铜易切削 |
| 钛 | TA1 | 低速，刃口热负荷高 |
| 木材和胶合板 | 松木、桦木、橡木 | 高转速，大切屑 |
| 塑料 | POM、ABS、亚克力、PVC | 有熔化风险——进给不低于最小值 |
| 复合材料 | 玻璃钢、碳纤维 | 磨蚀性强，损耗刀具 |
平台按工序和材料筛选铣刀目录，并在计算值旁显示制造商推荐参数。铣刀由工艺员指定：选刀是关于刚性、伸出量和振动的决定。
三个层级——在第一刀之前
- 3D 去料仿真可以看到零件形状和残留材料。
- 启动前检查轴、区域、主轴、铣刀、材料、毛坯——以毫米和转速给出余量。
- 机床上无运动运行数控系统执行同一文件，驱动器不动。
本模块的范围是参数化 2.5D 加工和 3+2，贯通从浏览器到伺服驱动器的纵向链路。铣刀由工艺工程师指定。
从保存的程序到机床的回应
| 阶段 | 发生什么 | 由什么保证 |
|---|---|---|
| 装夹 | 毛坯放在哪里、零件零点 | 工件偏置 G54——来自孪生 |
| 启动前检查 | 空切、扎刀、碰撞、装夹——对照孪生检查 | 错误会锁定启动，警告不会 |
| 启动 | 控制配置由孪生生成并下发到边缘盒 | 模式——虚拟轴或驱动器；没有轴行规——用文字拒绝 |
| 回零 | 由绝对值编码器给出零点 | 未回零时程序不能在自动模式下启动 |
| 下发 | 程序装入控制器并启动 | 伸出量未注明来源的刀位会阻止下发 |
| 反馈 | 位置、跟随误差、驱动器状态字 | 事实自下而上传递：孪生反映，而不是指定 |
配置不在试验台上修改
它总是在启动时由孪生生成。从真实机床导入只是为孪生提供初始数据，不会产生第二个事实来源。
轴比例是推导出来的
“每毫米脉冲数”绝不手填：输入丝杠导程、减速比和编码器分辨率，结果自动计算。
轴绑定即驱动器身份
绑定时会记录这个总线位置上到底是哪台驱动器。两台驱动器互换后，系统会拒绝控制该轴。
轴、限位以及数值从哪里来
机床所知道的一切都存放在孪生中。描述具体机床的数值属于孪生；配置生成器打印它，但并不“知道”它。
| 内容 | 数值 | 来源 |
|---|---|---|
| 轴类型 | 直线或角度 | 由人设定 |
| 行程限位 | 机床坐标中的最小值和最大值 | 由人设定 |
| 速度与加速度 | mm/min 和 mm/s² | 由人设定 |
| 跟随公差 | 最大和最小跟随误差 | 由人设定 |
| 反向间隙 | mm，作为补偿下发到机床 | 由人设定 |
| 方向 | 轴方向取反——属于几何，而不是驱动器设置 | 由人设定 |
| 丝杠导程、减速器、编码器 | 每转毫米数、传动比、每转脉冲数 | 由人设定 |
| 每毫米脉冲数 | 决定“机床正好走了这么多”的那个数 | 推导得出，不手填 |
| 比例来源 | “试验台默认值”或“孪生调试” | 用文字说明 |
| 驱动器绑定 | 总线位置以及驱动器身份快照 | 来自调试 |
| 虚拟或禁用 | 轴在回环中运行，绑定保留 | 标志 |
调试工程师尚未处理的轴标记为“默认”，即使其数值正确：孪生的沉默不等于知道。零件零点不属于机床——它属于毛坯装夹。
模块有意不做的事
- 自由曲面的 3D 加工没有基于自由曲面模型的轨迹。最接近的是阶梯型腔和斜壁精加工。
- 连续五轴加工支持 3+2：转到位、锁定、用三轴切削。
- 自动选刀铣刀由人指定；平台给出建议，但不做决定。
- 程序控制冷却液冷却作为机床附件角色配置，并从设备旁面板控制。
- 走刀顺序优化钻孔点按列出的顺序加工。
哪些已可用，哪些在实施中验证
- 运行三轴伺服铣床——每天运行；实验室、去除材料仿真、启动前检查、下发到机床。
- 测试版3+2 加工的五轴铣床、激光绘图机。
- 实验级车床和线切割——仿真中；在您驱动器上的运行在实施中验证。