在CNC開粗時，我們常常使用動態(tài)加工技術來提升加工效率。那么在更為耗時的精加工過程中，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量。要提升精加工的效率，就要這兩方面進行深入考慮。

       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，超弦精加工技術是一項高效精加工的編程解決方案：。

      工序2中，若使用球刀精加工，時間：60 分鐘；而使用圓弧刀具+超弦精加工，時間：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，增加精加工的時間。所以在 3D 曲面精加工中，大家會感覺“表面質量”與“加工時間”之間似乎是一項兩難選擇，因為：

      更好的表面質量=更長的加工時間

      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。

      舉個例子：

      使用 10mm 球刀，步距設為 4mm

      產生殘脊高度：0.432mm

      使用 25mm 球刀，步距同樣設為 4mm

      產生殘脊高度：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，達到更好的表面質量。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：

      更小的殘脊高度；更短的循環(huán)時間。

      劣勢：

      加工不到細小間隙區(qū)域；容易干涉，編程復雜。

      小半徑刀具精加工：

      優(yōu)勢：

      編程方便；可以加工到細小間隙區(qū)域。

      劣勢：

      若要達到更好的表面質量，需要減小步距，增加刀路密度；加工時間更長。

      綜合比較分析

      有沒有辦法，整合兩者的優(yōu)勢，規(guī)避兩者的劣勢？答案是可以的。仔細分析殘脊高度的形成過程可以發(fā)現(xiàn)，殘脊高度其實與刀具和材料接觸點的弧度半徑有關，與刀具半徑本身關系不大。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，或許就可以同時達到提升表面質量和縮短精加工時間這兩個目的了。

      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、相同時間中完成的精加工表面質量，相當于使用直徑近 3000mm （3米）的球刀，達到的表面質量。

改變刀具的形狀，增大加工中刀具與材料接觸點的弧度，減小精加工留下殘脊的高度，可以大大減少精加工區(qū)域中所需刀路的數量和密度，也就大大減少了加工時間，提高了生產效率。

      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雜，在刀路中要基于刀具的復雜形狀進行相應補償，才可以使刀具的大圓弧精確的貼合加工位置，達到精加工中表面質量的要求。這樣的刀路應該怎樣編程？

       在CAM 軟件Mastercam上利用超弦精加工技術，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進行動態(tài)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。

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