在設(shè)計(jì)機(jī)床、切削刀具和夾具的過程中，高效地銑削微型模型和微型零件的各個(gè)部位時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)，令人膽怯。為一把刀具找到最佳的刀具路徑，可以說也同樣令人感到困難，因?yàn)闄C(jī)床操作者或許根本看不到或聽不到它在進(jìn)行切削。與一般的銑削操作不同，操作者沒辦法說出在切削中刀具的表現(xiàn)如何，以便做出所需的改變，把這道工序最佳化。此外，可能適合于“典型”銑削工件刀具路徑策略，并不能總是可以精致地、按比例縮小以便用于微量銑削。
 
　　另外，醫(yī)療、電子和光學(xué)零件的小零件加工有更高的要求。鑒于這個(gè)趨勢(shì)，位于德國Aachen市的Frauhofer生產(chǎn)技術(shù)研究所(IPT)最近發(fā)起了一個(gè)微量銑削研究項(xiàng)目，與機(jī)床設(shè)備制造商和模具制造商聯(lián)合，目標(biāo)是開發(fā)出高效微型模具制造的策略和加工方法。在開發(fā)微量銑削NC軟件方面，他們已能高效地計(jì)算出公差為0.1微米的刀具運(yùn)動(dòng)。位于美國密執(zhí)安州Novi市的Cimatron公司是一家軟件公司，它也參加了IPT項(xiàng)目。參與的結(jié)果是通過加入微量銑削工作的各種功能，提高了Cimatron E NC軟件的性能。
 
　　Uri Shakked是Cimatron的一位產(chǎn)品經(jīng)理，擅長于微量銑削。他提供了生成微量銑削刀具路徑時(shí)所要考慮的以下5個(gè)問題：
 
　　開發(fā)適合于微量銑削的加工策略。高速加工與微量銑削之間確實(shí)存在相似之處，例如避免尖銳的刀具運(yùn)動(dòng)。當(dāng)趨近角落時(shí)，刀具的路徑應(yīng)該是圓形的，圓度的大小取決于機(jī)床和進(jìn)給率。當(dāng)進(jìn)行微量銑削時(shí)，在低于某一個(gè)值的情況下，弄成圓形實(shí)際上沒有用。例如， 0.2毫米的圓角就太大了，因?yàn)榈湫臀⒘考庸さ目缍榷继貏e小(接近0.01毫米)。在這個(gè)例子中，圓度值是跨距值的20倍，這意味著接續(xù)的工序之間會(huì)產(chǎn)生寬溝，形成明顯的凹凸紋路和很差的表面質(zhì)量。

　　Cimatron開發(fā)的零重迭旋輪線法提供了清除這種切紋的方法。該方法用旋輪線的形式加工所有相關(guān)的區(qū)域，但為了防止雙重加工，刀具回程運(yùn)動(dòng)時(shí)從工件表面在Z軸方向提升。然后，在后續(xù)的正向運(yùn)動(dòng)中，刀具會(huì)以與刀具路徑相切的方向進(jìn)入。

　　高速加工使用高的進(jìn)給量，允許切屑排掉由切削導(dǎo)致的熱量；高的主軸速度產(chǎn)生高的切削進(jìn)給量；高進(jìn)給率減少了加工時(shí)間，允許用小的步距值進(jìn)行切削。雖然進(jìn)給率受到刀具切削刃最大切屑尺寸的限制。但因?yàn)槲⒘裤娤鞯毒咧睆胶苄。鬏S速度通常太慢，不能產(chǎn)生高的切削進(jìn)給，從而限制了可得到的最大進(jìn)給率。例如，為了使 10mm的刀具達(dá)到100米/分的切削進(jìn)給率，主軸速度應(yīng)該大約為3200轉(zhuǎn)/分。對(duì)于0.1mm的刀具，主軸轉(zhuǎn)速必須為320 000轉(zhuǎn)/分。這樣高的主軸轉(zhuǎn)速目前是沒有的。0.1mm的刀具最大可能的進(jìn)給率大約為15米/分，距公認(rèn)的高速切削相差很遠(yuǎn)。

　　逆銑通常比順銑效率更高。對(duì)于微量銑削，決定用逆銑還是順銑主要取決于被加工零件的特性。考慮到微型模具和微型零件上通常具備的精密特性，通常選擇逆銑方法。

　　當(dāng)?shù)毒咻^長或工件壁很薄時(shí)，微量銑削最適合用逆銑。當(dāng)切削刃切入材料時(shí)，產(chǎn)生切削力，切削刃傾向于拉入工件，這就提供了一個(gè)穩(wěn)定的切削條件，很適合于軟材料和精致的零件。

　　用0.1mm直徑的切削刀具銑刺，如這圖所示的情況，在設(shè)備和編程軟件方面都有很大的困難。

　　當(dāng)?shù)毒咻^長或工件壁很薄時(shí)，微量銑削最適合用逆銑。當(dāng)切削刃切入材料時(shí)，產(chǎn)生切削力，切削刃傾向于拉入工件，這就提供了一個(gè)穩(wěn)定的切削條件，很適合于軟材料和精致的零件。

　　然而，逆銑會(huì)對(duì)刀具的切削刃造成潛在的損壞。當(dāng)切削刃完成切削時(shí)，它會(huì)被切削件退出。當(dāng)轉(zhuǎn)回進(jìn)入下一次切削時(shí)，它會(huì)鉆挖進(jìn)被切削件。這就導(dǎo)致切削刃上的力迅速改變方向，從而縮短刀具壽命。

　　在順銑中，刀具以最大的切屑尺寸咬合被切削件，刀具和零件傾向于互相推開。機(jī)床、工件和切削刀具必須有足夠的剛性以避免振動(dòng)。否則，刀具壽命會(huì)縮短，表面質(zhì)量較差。
 
　　可能需要結(jié)合粗/精銑工序。粗精銑工序通常是分別進(jìn)行的，采用不同的主軸速度、進(jìn)給率和切深。但在微量銑削時(shí)，可能無法實(shí)現(xiàn)，特別是當(dāng)加工小型零件上高的、薄的壁或輪轂、軸套時(shí)。粗銑后的壁厚將不足以支持精銑操作，造成精銑的振動(dòng)或可能斷裂，至少壁表面的光潔度很差。

　　當(dāng)微量銑削時(shí)，薄壁銑削、粗、精銑削應(yīng)合成一個(gè)工序。在壁的兩側(cè)，在Z軸方向一層一層地切下。刀具應(yīng)該傾斜，離開被加工的壁，以保證刀具與壁之間有一個(gè)接觸點(diǎn)。
 
　　應(yīng)保持恒定的刀具載荷。在一般的模具制造應(yīng)用中，機(jī)床操作者常常手動(dòng)調(diào)整進(jìn)給率，如需要時(shí)換刀或手動(dòng)編輯刀具路徑，以使效率更高。由于在微量銑削中零件和使用的刀具微小，在加工過程中，操作者沒有實(shí)際方法看到或聽到發(fā)生什么情況。這就是為什么微量銑削軟件在整個(gè)切削過程中必須能精確保持恒定切屑載荷的緣故。
　　
　　Cimatron 軟件能識(shí)別在整個(gè)過程中實(shí)際余留的裕量，并用這個(gè)數(shù)據(jù)來進(jìn)行取決于刀具載荷的調(diào)整。這就能加快加工時(shí)間，同時(shí)保護(hù)精致的微量銑削刀具不會(huì)斷裂。在主要改變工件幾何形狀的粗切過程中，該軟件仿真每層后遺留的裕量。這樣能使刀具進(jìn)入以前各層清除過的位置，從而能使用較短的刀具切入較深的區(qū)域。

　　在清除工序中，該系統(tǒng)能檢測出過多的材料，并自動(dòng)加上再粗銑工序。再粗銑運(yùn)動(dòng)可以防止刀具斷裂、保持恒定的刀具載荷和提高表面質(zhì)量。該軟件可根據(jù)要切除多少材料，自動(dòng)改變進(jìn)給率或把刀具路徑分成若干下游工步。

　　當(dāng)心CAD/CAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題。在單獨(dú)的CAD和CAM軟件包之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差，對(duì)加工精度有負(fù)面影響。當(dāng)微量銑削時(shí)，這些不精確性會(huì)更加嚴(yán)重。集成的 CAD/CAM軟件包消除了這樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題。例如，在一個(gè)相當(dāng)大的零件上的兩表面之間0.005mm的凹陷的轉(zhuǎn)換誤差可能不成問題，因?yàn)榱慵梢話伖狻５谖⑿湍＞呋蛭⑿土慵蠏伖獬３Ｊ遣豢赡艿模蚨⑿豌娤鞯牧慵砻嫔希梢郧宄吹酵瑯映叽绲陌枷荨?

　　幾乎任何CAM編程工作都需要一些幾何修補(bǔ)過程，這意味著CAM軟件應(yīng)該包括內(nèi)部CAD能力。當(dāng)制作模型時(shí)，冷卻和排出孔通常都蓋住，以防止切削刀具加工到這些部位。另外，表面必須擴(kuò)展到在另一調(diào)整中將要加工的保護(hù)區(qū)。能不能產(chǎn)生或修改零件的幾何形狀，影響刀具路徑的編程方法。

　　工藝裝備的CAD應(yīng)該由了解工藝過程需要的工具制造者來完成，諸如NC編程員。在許多情況下，只有在編程過程中，才能清楚需要某種幾何修正。