我們都知道，在CNC開粗時(shí)，可以使用動(dòng)態(tài)加工技術(shù)來提升加工效率。那么在更為耗時(shí)的精加工過程中，有沒有辦法可以提升加工效率呢？

精加工的目的是保證工件的最終尺寸精度和表面質(zhì)量。要提升精加工的效率，需要從精加工表面質(zhì)量與精加工時(shí)間這兩方面進(jìn)行考慮。首先來分析一下精加工的表面質(zhì)量，其很大程度取決于加工后留下的殘脊高度。

什么是殘脊高度？

殘脊高度是指加工中刀具通過兩條相鄰刀具路徑之后，殘留材料凸起部分的最大高度。

如何減小殘脊高度？

一個(gè)可行的方法是減小步距（Step over），減小相鄰刀路之間的距離。但這意味著增加了單位面積中的刀路數(shù)量和密度，增加精加工的時(shí)間。所以在 3D 曲面精加工中，大家會(huì)感覺“表面質(zhì)量”與“加工時(shí)間”之間似乎是一項(xiàng)兩難選擇。

更好的表面質(zhì)量=更長(zhǎng)的加工時(shí)間。

另一個(gè)可行的方法是使用更大的刀具。因?yàn)榈毒甙霃皆酱螅c材料接觸時(shí)接觸點(diǎn)上的弧度越大。在相同刀路密度下，得到的殘脊高度約小。

舉個(gè)例子：

使用 10mm 球刀，步距設(shè)為 4mm

產(chǎn)生殘脊高度：0.432mm

使用 25mm 球刀，步距同樣設(shè)為 4mm

產(chǎn)生殘脊高度：0.152mm

兩把大小不同的刀具，使用相同的步距，殘脊高度對(duì)比。

使用更大弧度的刀具，可以減小殘脊高度。

用大半徑的刀具還是小半徑的刀具？

用大半徑的刀具可以減小殘脊高度，達(dá)到更好的表面質(zhì)量。但新的問題又出現(xiàn)了：很多工件需要精加工的地方間隙狹小，不能用大半徑刀具加工。

大半徑刀具精加工：

優(yōu)勢(shì)：

更小的殘脊高度

更短的循環(huán)時(shí)間

劣勢(shì)：

加工不到細(xì)小間隙區(qū)域

容易干涉，編程復(fù)雜

小半徑刀具精加工：

優(yōu)勢(shì)：

編程方便

可以加工到細(xì)小間隙區(qū)域

劣勢(shì)：

若要達(dá)到更好的表面質(zhì)量，需要減小步距，增加刀路密度

加工時(shí)間更長(zhǎng)

有沒有更好的辦法

有沒有辦法，整合兩者的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避兩者的劣勢(shì)？

答案是：有。

仔細(xì)分析殘脊高度的形成過程可以發(fā)現(xiàn)，殘脊高度其實(shí)與刀具和材料接觸點(diǎn)的弧度半徑有關(guān)，與刀具半徑本身關(guān)系不大。如果僅僅增加刀具有效加工部分的弧度半徑，而保持刀具本體半徑的大小不變，或許就可以同時(shí)達(dá)到提升表面質(zhì)量和縮短精加工時(shí)間這兩個(gè)目的了。

事實(shí)上已經(jīng)有刀具廠商開始了這方面的研究，并已經(jīng)推出各種適用于不同加工場(chǎng)景的大半徑圓弧的刀具。

以錐度型式（Taper Form）的大半徑圓弧銑刀為例，利用刀具有效加工弧度進(jìn)行精加工，留下的殘脊高度，等同于 187 倍直徑大小的球刀留下的殘脊高度。

用一把 16mm 的錐度型式大圓弧銑刀，在相同步距、相同時(shí)間中完成的精加工表面質(zhì)量，相當(dāng)于使用直徑近 3000mm （3米）的球刀，達(dá)到的表面質(zhì)量。

有了刀具就可以開始加工了嗎？

前面說到，改變刀具的形狀，增大加工中刀具與材料接觸點(diǎn)的弧度，減小精加工留下殘脊的高度，可以大大減少精加工區(qū)域中所需刀路的數(shù)量和密度，也就大大減少了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

但新的問題又來了：這類大圓弧銑刀上的有效加工弧度的形狀復(fù)雜，在刀路中要基于刀具的復(fù)雜形狀進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償，才可以使刀具的大圓弧精確的貼合加工位置，達(dá)到精加工中表面質(zhì)量的要求。這樣的刀路應(yīng)該怎樣編程？

這就需要 CAM 軟件在編程上的支持了。Mastercam 在圓弧型刀具這個(gè)概念剛剛提出的階段，就開始與刀具廠商進(jìn)行合作，深入?yún)⑴c圓弧型刀具的研發(fā)過程。在 2016 年就開始在 Mastercam 中加入了大圓弧刀具的支持。并在隨后發(fā)行的 Mastercam 2018 中正式推出針對(duì)這種新型精加工理念的 CAM 編程解決方案：Accelerated Finishing 超弦精加工技術(shù)。

Mastercam 的 Accelerated Finishing TM 超弦精加工技術(shù)是對(duì)于使用圓弧刀具進(jìn)行高效精加工的編程解決方案。可以針對(duì)各種形狀的大圓弧刀具，基于刀具形狀，通過特殊刀路算法，對(duì)加工過程中的刀具接觸點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可以充分利用圓弧刀具的外形進(jìn)行高精度高效率的精加工。

超弦精加工實(shí)際切削案例：

在這個(gè)案例中：

工序 1

若使用球刀，精加工時(shí)間：30分鐘

使用圓弧刀具結(jié)合超弦精加工技術(shù)，精加工時(shí)間：3分鐘

工序 2

若使用球刀，精加工時(shí)間：60 分鐘

使用圓弧刀具結(jié)合超弦精加工技術(shù)，精加工時(shí)間：4 分鐘

整體精加工時(shí)間節(jié)約了 93%！

圓弧刀具及超弦精加工技術(shù)因?yàn)槠鋵?duì)于精加工效率的革命性提高，已被廣泛應(yīng)用到航空航天、醫(yī)療、汽車、能源、模具等行業(yè)。

Mastercam 的 Accelerated Finishing TM 超弦精加工技術(shù)支持從 3 軸到 5 軸聯(lián)動(dòng)的各種加工方式，并支持應(yīng)對(duì)各類特征的各種形狀的圓弧刀具。

審核編輯 ：李倩