在耗時的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，其使用的創新刀具與加工策略，可大幅提高精加工效率，充分釋放出CNC加工超乎常規的潛力。
在下面視頻展示的加工案例中，整體精加工時間節約了 93%：
工序 1
若使用球刀，精加工時間：30分鐘
使超弦精加工技術，精加工時間：3分鐘
工序 2
若使用球刀，精加工時間：60分鐘
使用超弦精加工技術，精加工時間：4分鐘
01
超弦精加工技術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量。而精加工的表面質量，很大程度取決於加工後留下的殘脊高度。
殘脊高度是指加工中刀具通過兩條相鄰刀具路徑之後，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量和密度，增加了精加工的時間。
另一個可行的方法是使用更大的刀具。因為刀具半徑越大，與材料接觸時接觸點上的弧度越大。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，達到更好的表面質量，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
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量來達到同樣的表面質量。刀路編程是有效使用大圓弧刀具的關鍵，在刀路中控制刀具以適當的角度與工件輪廓形狀進行精確擬合，可以在保證表面質量的前提下大幅減少加工循環時間，這就是
Mastercam的超弦精加工技術。 使用球刀與大圓弧刀具加工對比
球刀的優點是在使用時不用考慮刀尖形狀與工件表面形狀的齧合角度，無論使用何種角度，刀尖接觸點的形狀始終是圓形。但是，球刀需要較小的步進增量來保證精加工表面質量，被加工表面較大時，加工時間會變的非常長。
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，在更少的時間內可以完成質量更高的精加工。
02
超弦精加工中應該選用怎樣的編程策略？
Mastercam的超弦精加工技術是對於使用圓弧刀具進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，基於刀具形狀，通過特殊刀路算法，對加工過程中的刀具接觸點進行動態補償，可以充分利用圓弧刀具的外形進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行精加工，應該選擇怎樣的刀路策略進行編程呢？
3 軸加工：
在普通 3 軸加工中，因為機床軸運動簡單，可以利用超弦精加工進行一些側壁和陡峭區域或頂面平緩區域的精加工。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行超弦精加工。
下面來看幾個案例：
案例一：
這個零件的編程，一共用了三個加工策略。
STEP 1 ：使用 2D 動態粗切策略進行粗加工
STEP 2 ：選用球刀，使用等高策略進行二次開粗
STEP 3 ：選用圓桶形式圓弧刀具，使用等高策略進行精加工。
在刀具管理器中選擇圓桶形式刀具；在刀具定義頁面，設置圓桶刀具的各項外形參數。
這裡定義的刀具外形設置的參數，會直接影響到刀路運算結果。最穩妥的方式，還是直接導入刀具廠商提供的刀具模型。
隨後，使用等高策略生成刀路：
通過切削驗證可以看到，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，高效的進行精加工。
案例二：
在這個案例中，選用圓桶形式圓弧刀具使用等高策略進行加工。仔細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行精加工。
3+2 定面加工
在 3+2 定面的環境中進行超弦精加工，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定的切點與材料接觸。
五軸聯動加工
五軸聯動加工機床運動的角度靈活，是超弦精加工的主要應用領域。在五軸加工中，推薦使用平行和漸變加工策略。
以五軸聯動方式進行超弦精加工，其關鍵點是控制刀軸，使刀具以穩定合適的圓弧切點與材料接觸。
案例：
打開“刀軸控制”頁面：
在“傾斜曲面”中輸入合適的“側傾角”，這樣Mastercam會以我們設置的側傾角度來進行切削。
總結
· 超弦精加工適用於3軸加工、3+2軸定面加工、五軸聯動加工。
· 3軸加工中推薦使用等高、策略和平行、策略。
· 3+2軸加工的關鍵點是選擇合適的刀具平面，使刀具的圓弧在刀路中以穩定的切點與材料接觸。
· 五軸聯動加工的關鍵點是控制刀軸，使刀具以穩定合適的圓弧切點與材料接觸。五軸聯動加工推薦使用平行和漸變加工策略。
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