消除复合刀轨技术

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应用交错技术，在正确的地方用单条刀轨来获得正确的刀轨应用形式。

模具制造商总是要碰到复杂曲面加工的挑战。最适用于垂直与接近垂直曲面的刀轨类型与优先用于水平及接近水平曲面的刀轨有相当大的不同。有关使用何种刀轨与确切应用场合的决定由CNC编程员作出。这些决定基于如何获得成型零件最佳表面粗糙度的经验与猜测。

曲面加工的传统逼近

" K+ q5 N- z. y1 v  O3 h对于传统的CAM编程，刀轨从零件侧面逼近(通常是等高线切削)常见于垂直与接近垂直曲面；而刀轨从零件上方逼近(通常是一种投影铣削技术)应用于水平与接近水平曲面。也有沿每个曲面精确的ISO线行进的刀轨。对于复合曲面的零件，每个曲面都有其自己的ISO线集—意味着在每个曲面之间加工时，刀具不得不退刀并进入新的ISO线集。那样会有许多退刀。
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3 N: f4 z5 x" X7 R5 E模具制造商可能选择这些刀轨中的任何组合来加工整个零件。这种方法存在的一些问题如下：

1) 随着刀具从一个区域到另一区域经常地重新定位，复合刀轨需要刀具的复合退刀运动。零件上的曲面越多，刀具从一种类型的刀轨变到另一种时需要的退刀运动越多。不管机床有多么精确，由于刀具磨损、桡曲以及前道刀轨的位置，这些运动必定产生接痕。
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, o3 J  A5 Z' y, H. i% G2) 复合刀轨在设计、测试与加工时花费更多的时间，而且对于整个零件而言，会导致表面粗糙度的不一致。在某一区域的一些刀轨比其它区域的刀轨获得更好的表面粗糙度，这样需要编程员不断地为每一条刀轨调整加工参数。

( S9 g- t) A* U4 J8 B2 D/ F3) 根据刀轨与CAM系统指定的加工标准，当复合刀轨重叠时，模具上的某些区域可能需要更多的加工时间。模具制造商没有时间去按照标准进行加工。
* k! v3 m& n# s
/ l! V0 ?9 A6 D: ]9 y' X* d( g更好的方案

* O8 \1 M4 ]+ J2 _# k具备智能加工能力的CAM系统以一种新型的刀轨解决这些问题。这种刀轨使用单条刀轨技术来智能地应用等高线与基于零件形状的投影加工路径的有机组合。

交错的螺旋刀轨基于等高线切削技术，它对于整个零件刀具在Z轴以恒定增量进刀。CAM系统首先分析零件曲面的斜率与形状，然后使用粗糙度值约束来计算在等高线之间是否需要螺旋刀轨。当刀具还处在每个等高线切削的末端时，它移动到任何被下一步等高线切削与交错螺旋切削刀轨遗漏的浅色区域，在移动到下一个等高线切削面之前去除材料。生成具有刀具退刀次数最少(如果存在退刀的话)的与零件形状匹配的连续切削刀轨。
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2 f3 L4 u7 V! L* H. g2 d用户简单地指定将发生交错的地方与获取期望表面粗糙度的最大廓形高度的最大斜率值。CAM系统计算是否需要螺旋刀轨、需要多少以及多大的切入角，使整个零件获得恒定的粗糙度值(参见图1)。

4 ]) ~, I( ]! n/ T. \图1 . CAM系统计算是否需要螺旋刀轨、需要多少以及多大的切入角，使整个零件获得恒定的粗糙度值。模具制造商可能选择这些刀轨中的任何组合来加工整个零件。

交错的螺旋刀轨产生：
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* y. {, I. d. P" o6 C. Z# F直接基于零件外形的最有效刀轨
不管曲面的斜率怎样，整个零件始终获得一致的步距与光滑的表面
4 H; b7 T) k; s* S; r6 O退刀运动的次数有限
单条导轨缩短了编程时间

5 L8 u' a0 X  w# V: ?  I: J技术比较
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* W3 q7 w, U5 B2 o' v$ j! `9 I等高线切削路径创建刀具在Z轴以恒定增量进刀的刀轨。这是一种生成刀轨的快速方法，但是对于复杂曲面，在非直壁的曲面上的表面粗糙度不尽人意，而且会完全跳过浅色区域，除非Z向增量值特别小(参见图2)。

* W+ U+ ]6 v7 x1 z4 q) G3 o图2. 等高线加工。注意：浅色区域表示当刀具在刀轨之间重新定位时的刀轨跳跃与复合退刀运动。

为了有效地加工水平或近似 水平区域，除了等高线导轨之外，CNC编程员必须创建附加的投影刀轨。这不仅仅是增加了另外一步处理，而是增加退刀运动的次数并在某些区域生成重复的加工轨迹。这是一种非常低效的零件编程方法(参见图3)。

图3. 交错的螺旋刀轨基于等高线切削技术，它对于整个零件刀具在Z轴以恒定增量进刀。水平与垂直加工刀轨的组合需要更多的刀具退刀与更多的重复切削。

在刀具对整个零件加工时，交错的螺旋导轨先分析复杂曲面的形状然后智能地应用最合适的刀轨(参见图4)。

$ \0 W, W7 _. L# D! c1 J图4. 交错的螺旋刀轨更有效，对于整个零件生成更一致的表面粗糙度并戏剧性的减少退刀运动。等高线切削路径创建刀具在Z轴以恒定增量进刀的刀轨。
图片鸣谢Engineering Geometry Systems公司

前景展望
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精确地加工复杂曲面的能力对于模具制造商获得成功是关键的。通过提供不仅产生优异表面粗糙度而且节约模具制造商时间与资金的加工策略，明白这种需要的CAM软件开发商扮演重要角色。把智能植入产品的CAM系统不仅解决了模具制造商今日面临的问题，还预见了将来的需求。