在耗時(shí)的CNC精加工過程中，如何提升加工效率是特別有意義的話題。如果告訴你，有一種加工方法可以將零件的精加工時(shí)間從60分鐘縮短到4分鐘，你或許以為是在開玩笑！今天將給大家介紹Mastercam 的超弦精加工技術(shù)，其使用的創(chuàng)新刀具與加工策略，可大幅提高精加工效率，充分釋放出CNC加工超乎常規(guī)的潛力。
在下面視頻展示的加工案例中，整體精加工時(shí)間節(jié)約了 93%：
工序 1
若使用球刀，精加工時(shí)間：30分鐘
使超弦精加工技術(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
使用超弦精加工技術(shù)，精加工時(shí)間：4分鐘
超弦精加工技術(shù)如何提升精加工效率？
CNC精加工的目的是保證工件的最終尺寸精度和表面質(zhì)量。而精加工的表面質(zhì)量，很大程度取決于加工后留下的殘脊高度。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，如下圖所示。
如何減小殘脊高度？
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，增加了精加工的時(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。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。
大圓弧刀具與超弦精加工技術(shù)
大圓弧刀具是一類新型的銑削刀具。使用大圓弧刀具則可以用更大的步進(jìn)量來達(dá)到同樣的表面質(zhì)量。刀路編程是有效使用大圓弧刀具的關(guān)鍵，在刀路中控制刀具以適當(dāng)?shù)慕嵌扰c工件輪廓形狀進(jìn)行精確擬合，可以在保證表面質(zhì)量的前提下大幅減少加工循環(huán)時(shí)間，這就是Mastercam的超弦精加工技術(shù)。
使用球刀與大圓弧刀具加工對比
球刀的優(yōu)點(diǎn)是在使用時(shí)不用考慮刀尖形狀與工件表面形狀的嚙合角度，無論使用何種角度，刀尖接觸點(diǎn)的形狀始終是圓形。但是，球刀需要較小的步進(jìn)增量來保證精加工表面質(zhì)量，被加工表面較大時(shí)，加工時(shí)間會(huì)變的非常長。
通過使用比球刀大的多的刀尖圓弧，也就是使用錐度型式或橢圓型式刀具，在不增加刀路密度的情況下可以減小殘脊高度，在更少的時(shí)間內(nèi)可以完成質(zhì)量更高的精加工。
超弦精加工中應(yīng)該選用怎樣的編程策略？
Mastercam的超弦精加工技術(shù)是對于使用圓弧刀具進(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。
要想以超弦精加工方式使用大圓弧刀具進(jìn)行精加工，應(yīng)該選擇怎樣的刀路策略進(jìn)行編程呢？
3 軸加工：
在普通 3 軸加工中，因?yàn)闄C(jī)床軸運(yùn)動(dòng)簡單，可以利用超弦精加工進(jìn)行一些側(cè)壁和陡峭區(qū)域或頂面平緩區(qū)域的精加工。推薦選用圓桶形式和錐度形式的圓弧刀具，使用 Mastercam 3D精加工中的等高策略和平行策略進(jìn)行超弦精加工。
在刀具管理器中選擇圓桶形式刀具；在刀具定義頁面，設(shè)置圓桶刀具的各項(xiàng)外形參數(shù)。
這里定義的刀具外形設(shè)置的參數(shù)，會(huì)直接影響到刀路運(yùn)算結(jié)果。最穩(wěn)妥的方式，還是直接導(dǎo)入刀具廠商提供的刀具模型。
隨后，使用等高策略生成刀路：
通過切削驗(yàn)證可以看到，Mastercam 生成的超弦精加工刀路，利用了刀具的大圓弧，以比使用球刀大的多步距，高效的進(jìn)行精加工。
案例二：
在這個(gè)案例中，選用圓桶形式圓弧刀具使用等高策略進(jìn)行加工。仔細(xì)觀察生成的超弦精加工刀路，充分利用了圓桶刀具的大圓弧進(jìn)行精加工。
3+2 定面加工
在 3+2 定面的環(huán)境中進(jìn)行超弦精加工，同樣推薦使用等高與平行策略。與單純的 3 軸加工不一樣的是，3+2 定面加工中，需要選擇合適的刀具平面，使刀具的圓弧在刀路中以穩(wěn)定的切點(diǎn)與材料接觸。
五軸聯(lián)動(dòng)加工
五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的角度靈活，是超弦精加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在五軸加工中，推薦使用平行和漸變加工策略。
以五軸聯(lián)動(dòng)方式進(jìn)行超弦精加工，其關(guān)鍵點(diǎn)是控制刀軸，使刀具以穩(wěn)定合適的圓弧切點(diǎn)與材料接觸。
總結(jié)
超弦精加工適用于3軸加工、3+2軸定面加工、五軸聯(lián)動(dòng)加工。
3軸加工中推薦使用等高、策略和平行、策略。
3+2軸加工的關(guān)鍵點(diǎn)是選擇合適的刀具平面，使刀具的圓弧在刀路中以穩(wěn)定的切點(diǎn)與材料接觸。
五軸聯(lián)動(dòng)加工的關(guān)鍵點(diǎn)是控制刀軸，使刀具以穩(wěn)定合適的圓弧切點(diǎn)與材料接觸。五軸聯(lián)動(dòng)加工推薦使用平行和漸變加工策略。
