序：

熟练应对数字化挑战

提高加工工艺的数字化程度意味着数控加工从业者的作用将在未 来发生变化。尽管在指定时间范围内根据所需要的质量要求制造工 件的目标不会改变，但仍然需要更多工艺知识。

迈入数字化生产流程的第一步就是开始使用 CAD/CAM CNC 工艺 链。这可以逐渐脱离机床来改变编程、模拟和设置任务，数控专家 必须面对如何理解所生成的数据，或进一步讲如何自己独立处理 好这些数据的挑战。

我们将越来越多地发现“数控工作站”在车间 IT 系统中集成。这意 味着，公司的各机床在整个制造效率或刀具数据中保持 OEE（设备 综合效率 Overall Equipment Effectiveness）统计数据的透明性。 未来的数控加工从业者必须能够理解所提供的指标，并总结出这些指标对其任务有何意义。

为了提高数字化程度，机床操作人员将越来越多地使用 MES 和 ERP  系统，确保各机床更有效地完成工作流以及在整个生产流程中更好 地利用资源。

让数字化双胞胎的梦想成真

CAD/CAM 专家和数控加工从 业者的交谈可能令外人感到迷惑。最近，许多公司纷纷谈 论需要“数字化双胞胎”。但是确切地说，什么是数字化双胞胎？您能使用它做什么？

由于产品定制程度越来越高且产品生命周期逐渐缩短，CNC-计件生产制造企业 面临全新挑战：竞争和成本压力逐渐增加，促使加工制造工艺也必须越来越高效。最重要的是：在刀具处于切削状态时，机床的效率最高。换言之，非生产时 间需要缩短，必须将尽量多的任务脱离机床，并在生产准备阶段完成这些任务。 正因如此，各公司希望通过制造流程的数字化来达到此目的。迈入数字化的第一 个重要步骤就是使用 CAD/CAM CNC 工 艺链。这样，可以在工作准备阶段进行离 线编程，模拟和设置调整的相关工作。 

通过结合 NX CAD/CAM 系统和  Sinumerik CNC 系统，Siemens 提供适合整个加工流程的数字化双胞胎。

完美匹配的组合，方便加工流程

CAD/CAM CNC 工艺链越完整、齐全，其 数字化流程越真实，公司生产效率的提 高也越多。生产流程的数字化也被称为“ 数字化双胞胎”- 因为现实和数字化流程 应尽量相似。通过结合 NX CAD/CAM 系 统和 Sinumerik CNC 系统，Siemens 已 经提供适合整个加工流程的数字化双胞 胎。集成的 CAD/CAM CNC 工艺链计算机辅助设计 (CAD) 是计算机支持的 设计和开发流程。产品在屏幕上创建（精 确到最后细节）。虽然 CAD 过去与技术图纸类似，但NX-CAD 等先进系统已经发展成为复杂的专家系统。例如，可以在 较早的开发阶段进行有限元分析或流体传导以及热传导分析。但是，CAD 也在CNC 生产规划中起到作用：在这种情况下，不需要对事先提供的在加工中需要使 用的 CAD 数据进行结构性的改变，而是 在于对必须的 CNC 加工中需要的 CAD  数据进行解析，并根据实际情况进行调整。在 CNC 生产规划中，在使用 CAD 进 行辅助夹具、特殊刀具或更复杂毛坯几何体的建模时，技术人员变成设计师。综上所述，在 NX 中集成 CAD 和 CAM 模块为关键生产因素。

计算机辅助制造 (CAM) 涉及使用独立于  CNC 机床的软件来创建 NC 代码。与 WOP 编程方式（面向车间的编程方式） 不同，采用这种编程方式(CAD-CAM CNC)，加工程序在工作准备阶段即可完成。而CAM系统的主要任务在于将 CAD  数据转化成为刀路轨迹。CAM 系统以及 机床侧的 CNC 系统之间的无缝连接是个巨大的优势，例如在加工自由曲面的时 候尤其关键，CAM 系统可以使用参数准 确表达 CNC 系统中所需要的速度指令。 在此方面，NX 和 Sinumerik 完美匹配：NX 提供 Cycle832 高速设置循环与所需数据，这样，机床中的 Sinumerik  可以达到最佳性能。 越来越复杂的机床概念意味着，在理论上，需要在 CNC 生产规划中采取避免碰 撞的措施。CAM 系统提供确保 CNC 生产的流程有效性和可靠性的仿真模块。 纯粹的刀路轨迹的描述通过综合刀具几何尺寸以及工件毛坯尺寸进行切削过程的模拟。当使用虚拟机床模型进行加工 过程的模拟时，还可以在机床 3D 模型的基础上显示出切削刀路的轨迹。因此， 虚拟机床除了可以识别出刀具和工件间可能出现的碰撞外，还可以识别出刀具和机床床身、工装卡具之间的碰撞。通过 这种机制，使用 NX-CAM 开发出的虚拟机床模型可以大大提高后续切削加工的 可靠性。传统的 CAM 系统生成的刀路轨 迹，其模拟出的结果往往独立于 CNC 系 统，而 NX-CAM 直接采用来自后置处理器生成的 CNC 零件程序作为模拟结果 的输入。这意味着，NX 在模拟结果中包 括 CNC 的影响。最终是可以形成一个和 传统的CAM系统进行的模拟相比更加准 确的切削加工模拟结果，并能保证更高的切削加工的可靠性。

使用 Sinumerik VNCK 完美模拟

CNC 程序的完整模拟的技术前提就是在 CAD/CAM 计算机中重新创建 CNC 内核。这包括 CNC 解释器、CNC 插补器 和运动转换计算等典型功能：例如，五轴铣床。凭借常见模拟引擎，NX-CAM 的通用 CNC 模拟器可以非常准确地重建不同制造商的 CNC 。但是，与 Sinumerik 的交互尤其准确，因为 NX-CAM 专门针对此 CNC 提供 Sinumerik 虚拟 NC 内核 (VNCK)。由于 此 VNCK 与目标机床中的 Sinumerik 一 样，这种更贴近于切削加工的模拟过程， 其模拟结果和真实的加工结果非常相近。正因如此，Sinumerik VNCK 经常在  CNC 生产规划中用作工具，尤其在处理 复杂机械和昂贵工件时。此集成的另一优势：Sinumerik VNCK 的模拟程序运行时与机床中的程序运行时几乎完全相 同。这样，用户可以在报价阶段中根据模拟情况极为可靠地计算单位成本。凭借 Sinumerik VNCK 的成熟界面，机床上 CNC 程序的试运行甚至可以在 PC 上 验证。经验显示，这便于将新零件的调整时间最多缩短 20%。 由于可以预先确定生产成本并避免非切 削时间，使用 VNCK 使得批量制造企业 以及如从事复杂模具加工的单件生产时 间较长的企业从中受益，不过，若机械生 产企业希望从中获取最大益处的话，需要在整个制造环节自始至终地使用VNCK。

使用 NX 和 Sinumerik VNCK (Chiron ProcessLine) 的 CAD/CAM CNC 工艺链示例（德国巨浪公司）

前景广阔的数字化双胞胎

除了提高流程可靠性和效率，将 NX 和 Sinumerik 相结合还具有更多优势：工艺 链来自同一来源且非常协调，因此，界面 调整和软件更新工作减至最低。单一供 应商的稳定且完整的解决方案（例如 NX  + Sinumerik）也提高了员工和资源规划的可靠性。相反，因为不兼容等原因，由不同制造商的软件模块组成的 CAD/CAM CNC 工艺链将增加界面调整和待定 软件更新的成本。此外，组合不同制造商的软件模块始终需要专家参与。如今当技术工人短缺或人员变动时，则可能立刻导致生产瓶颈。

凭借 Sinumerik 和 NX，Siemens 目前为 市场中提供来自同一来源的 CNC 技术和CAD/CAM 系统的唯一提供商。两个子系统的极宽市场定位确保 CAD/CAM CNC  工艺链的投资安全性较高，这意味着数字 化双胞胎具有良好的未来前景和发展机 会。

数字化双胞胎的优势

• 流程可靠性和有效性

• 工艺链来自同一来源且非常协调，因此，界面调整和软件更新工 作减至最低

• 员工和资源规划的可靠性得到提高