在耗時的CNC精加工過程中，超弦精加工技術(shù)如何提升加工效率
在精密制造領(lǐng)域，CNC（計算機數(shù)控）精加工技術(shù)以其無與倫比的精度和靈活性，成為了高端制造不可或缺的一環(huán)。然而，隨著市場競爭的日益激烈，如何在保證質(zhì)量的前提下，進一步提升CNC精加工的效率，成為了眾多制造企業(yè)關(guān)注的焦點。今天，就讓我們一同探索那些能夠助力CNC加工效率飛躍的五大秘籍，讓您的生產(chǎn)線煥發(fā)新生，提速不止一點點！
秘籍一：優(yōu)化數(shù)控編程，精準高效
數(shù)控編程是CNC加工的靈魂。通過采用先進的CAM（計算機輔助制造）軟件，結(jié)合高效算法，可以自動優(yōu)化刀具路徑，減少空行程，提高材料去除率。同時，合理設(shè)置切削參數(shù)，如切削速度、進給率、切削深度等，確保刀具在最佳狀態(tài)下工作，既保證了加工質(zhì)量，又大幅提升了加工效率。
秘籍二：選用高性能刀具，事半功倍
“工欲善其事，必先利其器”。在CNC加工中，刀具的選擇至關(guān)重要。高性能的刀具材料（如硬質(zhì)合金、陶瓷、PCD等）和先進的涂層技術(shù)，能有效降低切削力，提高耐磨性，延長刀具壽命。此外，針對特定加工任務(wù)定制刀具形狀和幾何角度，也能顯著提升加工效率和表面質(zhì)量。
秘籍三：實施并行加工與多任務(wù)處理
現(xiàn)代CNC機床往往具備強大的并行加工能力，可以同時處理多個任務(wù)或在同一工件上進行多軸聯(lián)動加工。通過合理規(guī)劃加工順序，利用機床的并行處理能力，可以顯著縮短加工周期。同時，采用智能排產(chǎn)系統(tǒng)，根據(jù)機床負載和加工優(yōu)先級自動分配任務(wù)，實現(xiàn)生產(chǎn)線的最優(yōu)調(diào)度。
秘籍四：強化機床維護與保養(yǎng)
機床的良好狀態(tài)是高效加工的前提。定期對CNC機床進行維護保養(yǎng)，包括清潔導(dǎo)軌、檢查傳動部件、校準機床精度等，可以確保機床在最佳性能下運行。此外，及時更換磨損的部件，避免故障停機，也是提升加工效率的關(guān)鍵。
秘籍五：引入智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析
隨著工業(yè)4.0時代的到來，智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析技術(shù)在CNC加工領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。通過安裝傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，實時收集機床運行數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，預(yù)測故障發(fā)生，從而提前采取措施避免停機。同時，數(shù)據(jù)分析還能幫助優(yōu)化加工參數(shù)，進一步提升加工效率和質(zhì)量。
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！今天將給大家介紹超弦精加工技術(shù)，其使用的創(chuàng)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(guī)的潛力。
▲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(zhì)量。要提升精加工的效率，就要從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(shù)是一項高效精加工的編程解決方案：
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進度條，百分之8
▲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，而使用圓弧刀具+超弦精加工，時間：3分鐘。
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(zhì)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(zhì)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(shù)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(zhì)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(zhì)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，得到的殘脊高度越小。
舉個例子：
使用10mm球刀，步距設(shè)為4mm；
產(chǎn)生殘脊高度：0.432mm。
使用25mm球刀，步距同樣設(shè)為4mm；
產(chǎn)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(zhì)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(fù)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(zhì)量，需要減小步距，增加刀路密度；加工時間更長。
使用怎樣的編程策略
超弦精加工技術(shù)是對于使用圓弧刀具進行高效精加工的編程解決方案?？梢葬槍Ω鞣N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。
要想以超弦精加工方式使用大圓弧刀具進行精加工，應(yīng)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(cè)壁和陡峭區(qū)域或頂面平緩區(qū)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。
3+2定面加工：
在3+2定面的環(huán)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(wěn)定的切點與材料接觸。
五軸聯(lián)動加工：
五軸聯(lián)動加工機床運動的角度靈活，是超弦精加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在五軸加工中，推薦使用平行和漸變加工策略。
以五軸聯(lián)動方式進行超弦精加工，其關(guān)鍵點是控制刀軸，使刀具以穩(wěn)定合適的圓弧切點與材料接觸。
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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(guān)，與刀具半徑本身關(guān)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(zhì)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(zhì)量，相當于使用直徑近3000mm（3米）的球刀，達到的表面質(zhì)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(shù)量和密度，也就大大減少了加工時間，提高了生產(chǎn)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(fù)雜，在刀路中要基于刀具的復(fù)雜形狀進行相應(yīng)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(zhì)量的要求。這樣的刀路應(yīng)該怎樣編程？
在CAM軟件Mastercam上利用超弦精加工技術(shù)，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(jù)產(chǎn)品加工狀況進行對應(yīng)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~
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結(jié)語
在CNC精加工領(lǐng)域，提升加工效率是一場永無止境的探索。通過優(yōu)化數(shù)控編程、選用高性能刀具、實施并行加工與多任務(wù)處理、強化機床維護與保養(yǎng)以及引入智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析等五大秘籍，我們不僅能夠顯著提升加工效率，還能在激烈的市場競爭中占據(jù)先機，引領(lǐng)智能制造的新紀元。讓我們攜手并進，共創(chuàng)更加輝煌的未來！
在耗時的CNC精加工過程中，超弦精加工技術(shù)如何提升加工效率
07-28-2024
