我們都知道，在CNC開粗時，可以使用動態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，需要從精加工表面質量與精加工時間這兩方面進行考慮。首先來分析一下精加工的表面質量，其很大程度取決于加工后留下的殘脊高度。

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。

如何減小殘脊高度？

一個可行的方法是減小步距（Step over），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。

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。

用大半徑的刀具還是小半徑的刀具？

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：

優勢：

更小的殘脊高度

更短的循環時間

劣勢：

加工不到細小間隙區域

容易干涉，編程復雜

小半徑刀具精加工：

優勢：

編程方便

可以加工到細小間隙區域

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

有沒有更好的辦法

有沒有辦法，整合兩者的優勢，規避兩者的劣勢？

答案是：有。

仔細分析殘脊高度的形成過程可以發現，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。

事實上已經有刀具廠商開始了這方面的研究，并已經推出各種適用于不同加工場景的大半徑圓弧的刀具。

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。

有了刀具就可以開始加工了嗎？

前面說到，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？

這就需要 CAM 軟件在編程上的支持了。Mastercam 在圓弧型刀具這個概念剛剛提出的階段，就開始與刀具廠商進行合作，深入參與圓弧型刀具的研發過程。在 2016 年就開始在 Mastercam 中加入了大圓弧刀具的支持。并在隨后發行的 Mastercam 2018 中正式推出針對這種新型精加工理念的 CAM 編程解決方案：Accelerated Finishing 超弦精加工技術。

Mastercam 的 Accelerated Finishing TM 超弦精加工技術是對于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。

超弦精加工實際切削案例：

在這個案例中：

工序 1

若使用球刀，精加工時間：30分鐘

使用圓弧刀具結合超弦精加工技術，精加工時間：3分鐘

工序 2

若使用球刀，精加工時間：60 分鐘

使用圓弧刀具結合超弦精加工技術，精加工時間：4 分鐘

整體精加工時間節約了 93%！

圓弧刀具及超弦精加工技術因為其對于精加工效率的革命性提高，已被廣泛應用到航空航天、醫療、汽車、能源、模具等行業。

Mastercam 的 Accelerated Finishing TM 超弦精加工技術支持從 3 軸到 5 軸聯動的各種加工方式，并支持應對各類特征的各種形狀的圓弧刀具。

審核編輯 ：李倩