高速數(shù)控加工是正在發(fā)展和完善的機(jī)械加工技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件功能的正確使用，對(duì)高速加工零件的精度影響很大。應(yīng)用CAD／CAM軟件功能時(shí)，要對(duì)影響高速加工成敗的相關(guān)影響因素進(jìn)行分析和研究，把握高速加工的工藝技術(shù)與策略，才能使高速加工的零件獲得高質(zhì)量的加工效果。

1 CAD／CAM軟件對(duì)高速加工的影響

1．1 CAD軟件的影響

    CAD軟件對(duì)高速加工的直接影響并不易看到。一般來說，CAD軟件建立的模型主要用作定義零件的外形。但是，在很多情況下，CAD軟件建立的模型還有可能沒完全定義出需要加工的工件形狀，使CAD定義的模型不適合高速加工。

1．1．1數(shù)據(jù)交換的影響

    數(shù)據(jù)交換是影響精度問題的根本原因。零件形狀通常由一個(gè)CAD軟件設(shè)計(jì)，然后轉(zhuǎn)換至另一個(gè)CAD軟件進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)和加工準(zhǔn)備。每次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程中，都需要將幾何形體由一種格式轉(zhuǎn)換至另一種格式，有些轉(zhuǎn)換采用近似極限公差，由于這些近似公差將產(chǎn)生累積，因此建立CAD零件模型時(shí)必須將零件模型的公差設(shè)定為精加工公差的1／10。

    幾何形體格式要求系統(tǒng)在不同幾何描述間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如要減少轉(zhuǎn)換過程出現(xiàn)的誤差，主要方法便是使用直接接口。直接接口可讓系統(tǒng)直接讀取另一系統(tǒng)的文件，如Delcam的PowerMILL就擁有CATIA、Pro／E和UG等主流系統(tǒng)的直接接口。

1．1．2不完整造型的影響

    許多CAD使用者往往走捷徑，以求縮短模型的造型時(shí)間。例如忽略底座內(nèi)部拐角處的倒圓角，甚至認(rèn)為通過合適半徑的刀具便可直接進(jìn)行加工，則可能直接影響到高速加工零件的表面質(zhì)量。因?yàn)椴捎眠@種方法，刀具必須剛好切進(jìn)尖銳的拐角，這使刀具的負(fù)荷突然增加，甚至出現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象。有些系統(tǒng)提供了解決的方法，但最好能避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，以確保CAD模型準(zhǔn)確地表示需加工的形狀。加工這類倒圓角最好使用半徑較小的刀具，在一般情況下，刀具的半徑最好是倒圓角幾何尺寸的30％或更小，使拐角處的切削刀具路徑更加平順，避免刀具突然轉(zhuǎn)向，降低刀具的負(fù)荷。

1．1．3不能加工的特征曲面的影響

    盡管高速加工擴(kuò)大了可直接切削的特征范圍，但對(duì)形狀特別復(fù)雜的模型，還有必須使用電火花工(EDM)的細(xì)微部分，如果供加工使用的CAD模型包含這些特征，CAM系統(tǒng)會(huì)使刀具路徑包含不希望進(jìn)行切削加工的區(qū)域，若不加以處理，實(shí)際加工時(shí)的刀具路徑必定切入孔或尖角，產(chǎn)生多余的加工路徑，還有可能由于誤切削而影響到零件的加工。為修正錯(cuò)誤，避免重復(fù)加工放電加工區(qū)域和孔區(qū)域，要盡量把不希望進(jìn)行切削加工的特征，從用于產(chǎn)生刀具路徑的CAD模型中除去，具體措施可根據(jù)所使用的CAD軟件系統(tǒng)而定，采用刪除特征的方法或通過加入額外曲面來覆蓋。

1．2 CAM軟件的影響及對(duì)策

    用于數(shù)控加工編程的CAM軟件平臺(tái)較多，常用的有UG、Pro／E、Mastercam、Cimatron、Suffcam和Powermill等。在細(xì)節(jié)控制方面：UG使用靈活，對(duì)于高速切削加工，采用螺旋銑削加工，或是在轉(zhuǎn)角處配置圓弧過渡，在一定程度上支持高速加工。在支持變速切削的功能方面：UG和Cimatron在高速加工轉(zhuǎn)角處的降速處理上相對(duì)好一些；Cimatron支持變速切削，Mastercam只有一次降速功能。在清根上的處理方面：UG和Cimatron相對(duì)好一些，可實(shí)現(xiàn)多次清根。在五軸銑削刀具軸矢量控制方式方面：UG非常靈活，其平臺(tái)基本都能滿足使用要求。在后處理程序開發(fā)方面：Mastercam采用文本形式，而Cimatron采用支持異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)與CAM平臺(tái)數(shù)控程序轉(zhuǎn)換的Imspost進(jìn)行后處理，Suffcam與Pm／E可采用同一后處理NCpost或Gpost。在與Veficut軟件之間的接口關(guān)系和仿真加工方面：各平臺(tái)均可鏈接。參數(shù)化驅(qū)動(dòng)方面：UG和Pro／E等支持參數(shù)化刀具軌跡編輯修改，相對(duì)其數(shù)控編程模板與參數(shù)化功能更強(qiáng)大。

    對(duì)于各種CAM軟件對(duì)高速加工的影響，在編程時(shí)還要注意采取一定的對(duì)策。

1．2．1 高速加工的刀具路徑

    高速加工的刀具路徑必須考慮以下重要因素：加工刀具不能和零件產(chǎn)生碰撞；切削負(fù)荷必須在刀具的極限負(fù)荷之內(nèi)；工件殘留材料不能大于指定的極限范圍；避免材料切除厚度突然變化；切削速度和加速度要在機(jī)床允許的能力范圍內(nèi)；加工路徑方向要保持恒定，避免切削方向突然變化；盡量減少空行程，提高切削效率。

    在實(shí)際零件的高速加工中，往往難以完全滿足上述要求。加工復(fù)雜形狀的零件時(shí)，只能盡量滿足這些要求，并首先要滿足較為重要的要求。例如，有時(shí)由于零件形狀的限制，而改變切削條件，結(jié)果在加工后的零件表面留下可見的刀痕，雖然通過拋光的方法可以消除，但對(duì)高速精加工是不妥的做法。較好的對(duì)策是，進(jìn)行粗加工和半精加工后，可使用CAM軟件修改零件的形狀，利用其后的精加工消除前面加工留下的刀痕。

1．2．2高速加工的進(jìn)刀和退刀方式

    在高速加工時(shí)應(yīng)盡量采用輪廓的切向進(jìn)刀和退刀方式以保證刀路軌跡的平滑。

    進(jìn)行曲面加工時(shí)，刀具可以是Z向垂直進(jìn)刀和退刀，曲面法向的進(jìn)刀和退刀，曲面正向與反向的進(jìn)刀和退刀，斜向或螺旋式進(jìn)刀和退刀等。實(shí)際加工中，可以采用曲面的切向進(jìn)刀，最好采用螺旋式進(jìn)刀。螺旋式進(jìn)刀切人材料時(shí)，如果加工區(qū)域是上大下小，螺旋半徑會(huì)隨之減小以進(jìn)刀到指定深度，有些CAM系統(tǒng)具有基于知識(shí)的加工，在檢查刀具信息后發(fā)現(xiàn)刀具具有盲區(qū)時(shí)，螺旋加工半徑不會(huì)無限制減小，以避免撞刀。這對(duì)程序的安全性提供了保障。

1．2．3高速加工的移刀方式

    高速加工的移刀方式是指行切中的行間移刀，環(huán)切中的環(huán)問移刀，以及等高加工的層間移刀等。普通CAM軟件中的移刀大多不適合高速加工的要求。如在行切移刀時(shí)，刀具多是直接垂直于原來行切方向的法向移刀，致使刀具路徑中存在尖角；在環(huán)切的情況下，環(huán)問移刀也是從原來軌跡的法向直接移刀，也致使刀路軌跡存在不平滑情況；在等高線加工中的層間移刀時(shí)，也存在移刀尖角。這些移刀方式會(huì)影響到高速加工中心的進(jìn)給速度與加工效率。

    高速加工中，采用的切削用量較小(側(cè)向切削用量和深度切削用量很小)，移刀運(yùn)動(dòng)量也會(huì)急劇增加，這就要求刀路軌跡的移刀要平滑。