1、3D 加工技巧模具曲面過(guò)濾刀具路徑選擇正確的曲面刀具路徑高速加工曲面精加工路徑G-代碼確認(rèn)切削公差總結(jié)編寫(xiě)：John Nelson(哈斯應(yīng)用部經(jīng)理) 本頁(yè)描述了一些對(duì)復(fù)雜3-D曲面編程的方法與技巧。 我所有的3-D編程經(jīng)驗(yàn)均來(lái)自于Mastercam軟件。我所用的許多術(shù)語(yǔ)都是Mastercam中使用的，但是大多數(shù)CAM系統(tǒng)都有一些類(lèi)似的特征。雖然這些特征的名稱(chēng)并不相同，但在您的系統(tǒng)中仍具有同樣的功能。 模具曲面為了獲得一個(gè)良好的曲面刀具路徑，您必須以一個(gè)良好的曲面為起始。如果您用來(lái)生成曲面所應(yīng)用的軟件與您用來(lái)生成刀具路徑的軟件不同，您最好花些時(shí)間先檢查所生成的曲面。 您需要定義“正曲面法線”的方

2、向。曲面法線是在曲面上通過(guò)一個(gè)切點(diǎn)與切面相垂直的一條矢量。它可以附屬在每一個(gè)單獨(dú)表面，而不是一個(gè)具體的工件外形。在下圖中，綠色箭頭指的是矢量通過(guò)與曲面的交點(diǎn)垂直于曲面，而且它們指向正曲面法線。每一個(gè)曲面有兩個(gè)法線，方向相反。一個(gè)方向?yàn)檎ㄏ蚯?，向外）；另一個(gè)方向?yàn)樨?fù)（向后，向里）。正法線曲面通常是您所加工的曲面。當(dāng)一個(gè)曲面被生成時(shí)，默認(rèn)法線的方向是基于定義曲面的方向而決定。在您加工模具時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，正法線中一些方向向里，一些方向向外。必須改變這些法線的方向，使所有的法線指向同一方向。在下面的圖例中，左面曲面中正法線指向外測(cè)，右面曲面中正法線指向內(nèi)側(cè)。這個(gè)曲面可以加工這個(gè)曲面可以加工確認(rèn)曲面

3、法線方向是非常重要的，因?yàn)樗鼤?huì)影響由曲面生成曲線時(shí)的偏置方向，平面投影至曲面的法線方向，及在兩個(gè)面之間生成另一個(gè)連接曲面的方向。同時(shí)，也請(qǐng)檢查曲面生成公差或最大表面公差，在曲面上生成曲線時(shí)的最大距離。如果公差被定義過(guò)大，將不能夠加工出理想的表面。技巧：我通常設(shè)置最大的表面分離公差為0.00005 (0.0013mm)。選擇正確的曲面刀具路徑 所有的CAM系統(tǒng)提供了多種曲面刀具路徑。在選擇曲面粗加工路徑時(shí)，根據(jù)工件的成品形狀和您所預(yù)留的加工裕量來(lái)決定所采取的刀具路徑。如果您想在工件的內(nèi)部切削（也就是切一個(gè)槽）曲面槽刀具路徑通常是一個(gè)明智的選擇。如果您想加工一個(gè)實(shí)體或者是切削一個(gè)工件的外形，最好選

4、擇曲面輪廓表面加工路徑。大多數(shù)曲面粗加工以等深的Z軸方向向下步進(jìn)，同時(shí)，為精加工的曲面留下特定的裕量。在粗加工中，Z軸的階深會(huì)影響精加工裕量。階深越大，精加工的裕量也就越大；反之，階深越小，精加工的裕量也就越小。在Z軸小步進(jìn)將會(huì)留下更少的 在Z軸大步進(jìn)將會(huì)留下更 原材料進(jìn)行精加工。 多的原材料需要精加工。顯然在Z軸方向小步進(jìn)將會(huì)增加加工時(shí)間，所以在編程時(shí)主要考慮三個(gè)主要因素：材料類(lèi)型、精加工刀具尺寸和要求的表面光潔度。如果您加工比較軟的材料，例如鋁或軟鋼，粗加工所留下的大塊材料不會(huì)對(duì)精加工有太大的影響。如果您加工比較硬或難切削的材料時(shí)，當(dāng)?shù)毒唛_(kāi)始接觸到粗加工所留下來(lái)的均勻的加工面時(shí)，您的刀具可

5、能會(huì)變形，從而產(chǎn)生不均勻的光潔度。、有兩種常規(guī)的方法可解決這個(gè)問(wèn)題，在粗加工中應(yīng)用較小的Z軸步進(jìn)量或者是增加一個(gè)半精加工刀具路徑可以比精加工刀具路徑粗糙。同時(shí)，使用另一把刀可以使和精加工一樣的刀具尺寸的刀，但是必須是另外的刀具。如此一來(lái)就可以避免在精加工和半精加工時(shí)使用同一把刀具，導(dǎo)致磨損加快。、技巧：通常地，半精加工路徑將留有0.005到0.015 (0.127到0.381 mm)做為精加工裕量。在粗加工時(shí)，使用較小的Z軸步進(jìn)量及仿形銑刀可以減少加工時(shí)間。仿形銑刀是一種裝有圓形切削片的銑刀盤(pán)，但是它并不像與球頭銑刀般有著正圓的外形。這類(lèi)圓形的切削片因?yàn)樗谐龅那邢鞑⒉坏仍?，所以進(jìn)給速度可以較

6、快，取決于切削深度，進(jìn)給切入角可以從0度到90度，一般說(shuō)來(lái)，仿型刀在切削時(shí)是十分平順的。下圖：大型圓刀片端銑刀，也是所謂的“仿形銑刀具”或“鈕式刀具”因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)用切削片與工件作大面積的接觸，不同于一般的銑刀盤(pán)，所以它是一種很壯的刀具，可以以較高的進(jìn)給切削從而縮短加工時(shí)間。在作等深的Z軸步進(jìn)時(shí)，不同于90度的端面銑刀，圓形的刀片同時(shí)可以讓您在粗銑非垂直表面時(shí)，留下較小的裕量。絕大多數(shù)的硬質(zhì)合金刀具制造商都生產(chǎn)這類(lèi)的銑刀盤(pán)，您可以選擇不同的銑刀盤(pán)制經(jīng)濟(jì)不同的切削片直徑來(lái)滿足不同的加工需求。上圖：以任意的Z軸切削深度使用仿形銑刀具時(shí)，將留有教少的切削余量。曲面精加工路徑選擇表面精加工路徑不是一件易

7、事。為了獲得高質(zhì)量的曲面精加工路徑，必須了解一些基本的概念。在99%的加工中，精加工刀具路徑是由球形銑刀生成的。這種形狀允許它可以在所有的表面上移動(dòng)，在球面上的任何點(diǎn)都可以切削。例如，將一顆鋼珠放在碗中，您可以在碗中將鋼珠滾至任何位置，而該鋼珠與碗都是點(diǎn)接觸，這個(gè)點(diǎn)取決于鋼珠在碗中的位置，而接觸點(diǎn)我們稱(chēng)為切點(diǎn)。上圖：在圖中, 碗狀物的半徑是0.250 (6.35 mm), 球形刀具的半徑是0.125 (3.175 mm).下一個(gè)概念是徑向步進(jìn).。徑向步進(jìn)是兩個(gè)連續(xù)平行切削的中心距離。當(dāng)徑向步進(jìn)增加的時(shí)候，尖端高度將會(huì)較高。尖端高度是決定加工曲面光潔度的首要因素。尖端高度為0.00003 到0.

8、00005（0.00076到0.00127 mm）時(shí)，您可以得到不錯(cuò)的表面光潔度。因?yàn)榧舛烁叨仁怯蓮较虿竭M(jìn)（rso）和刀具直徑而定，所以我們可以得出以下是計(jì)算平面尖端高度的公式： 當(dāng)選擇精加工刀具路徑的時(shí)候，首先要考慮所需要的表面光潔度。如果您加工一個(gè)模具，曲面光潔度必須格外光滑，與切削一個(gè)具有較大光潔度公差的曲面相比，您將做出不同的選擇。 第一種類(lèi)型的精加工刀具路徑為平行路徑。刀具進(jìn)給以直線平行來(lái)通過(guò)整個(gè)加工曲面。這些直線型切削不一定會(huì)平行于機(jī)床軸。它可以在任何角度加工，但是所有通過(guò)曲面的加工路徑都要平行的。在大多數(shù)情況下，這樣的刀具路徑可以切出最好的表面光潔度。 平行的刀具路徑可以以?xún)煞N方

9、式完成往復(fù)式及單向式。單向式刀具路徑在沿某軸方向走刀之前，以快速移動(dòng)的方式將Z軸升高，回到起始點(diǎn)旁的一個(gè)步進(jìn)距離，Z軸降低，在平行于前一方向走刀，依此循環(huán)。值得一提的是，所有的切削進(jìn)給方向是平行的。往復(fù)式刀具路徑是在刀具路徑平行往復(fù)變換，變換距離為一個(gè)步進(jìn)。技巧：根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，平行銑削將會(huì)產(chǎn)生較好的表面光潔度，但是花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，因?yàn)樗诿恳淮巫叩兜男谐潭急仨毞磸?fù)定位。Z形銑削在一個(gè)方向是順銑，在另一個(gè)方向是逆銑。這通常會(huì)產(chǎn)生不均勻的表面，在質(zhì)地較硬或難切、的材料時(shí)，刀具磨損會(huì)較快。 環(huán)形刀具路徑是另外一種常用路徑。在整個(gè)曲面，環(huán)形銑精加工路徑能夠在加工曲面上保持一致的高度。刀具一直與曲面相接觸，使收縮運(yùn)動(dòng)減少到最小。這種路徑的工作方式非常好，它可以從外部開(kāi)始以環(huán)形向中心運(yùn)動(dòng)，或者是從中心開(kāi)始向外部以環(huán)形運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)是不論它向外部運(yùn)動(dòng)或者是向中心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)在曲面上改變切削