在CNC開粗時(shí)，我們常常使用動(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？

▲精加工走刀程序示意

       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，就要這兩方面進(jìn)行深入考慮。

       編程新思路：超弦精加工

       以我們常用的加工編程軟件Mastercam為例，超弦精加工技術(shù)是一項(xiàng)高效精加工的編程解決方案：。

      工序2中，若使用球刀精加工，時(shí)間：60 分鐘；而使用圓弧刀具+超弦精加工，時(shí)間：4 分鐘。

      為什么能取得這樣的效果，這就要從我們精加工表面質(zhì)量的決定因素說起。

      精加工的決定因素：殘脊高度

      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。那什么是殘脊高度？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。

     如何減少殘脊高度

      一個(gè)可行的方法是減小步距，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，因?yàn)椋?/p>

      更好的表面質(zhì)量=更長的加工時(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�，與材料接觸時(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。

      用大半徑還是小半徑刀具

      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。

      綜合比較分析

      有沒有辦法，整合兩者的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避兩者的劣勢(shì)？答案是可以的。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。

      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。

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？

       在CAM 軟件Mastercam上利用超弦精加工技術(shù)，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。

       這種超弦精加工技巧在精加工中實(shí)實(shí)在在提升了效率，但同樣也有編程成本稍高的問題，具體還是要根據(jù)產(chǎn)品加工狀況進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析。你覺得這樣的方案如何，你會(huì)使用嗎？歡迎在下方留言區(qū)和大家討論~