一、前言
復(fù)合加工、高速加工以及高精度加工是當(dāng)前cam系統(tǒng)重點研究的三個問題。其中復(fù)合化加工要做到合理地確定各個工步以及各個工步的功能參數(shù)。必須平衡各個工步在各加工階段（粗加工、半精加工和精加工）的切削量，這樣才能平衡刀具載荷，使載荷保持在刀具使用的合理范圍之內(nèi)，以提高刀具壽命和加工效率，這也是高速加工的基本要求之一。一般應(yīng)采用系列刀具從大到小分次加工，以達(dá)到所需尺寸，而應(yīng)避免用小刀具一次完成加工。粗加工時大多采用大直徑刀具，與小刀具相比，它的剛性好、抗振及熱變形小，而且能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除。優(yōu)化設(shè)計粗加工時的刀具軌跡，可以給精加工留下較小的殘余量，提高殘余量加工的效率。
二、刀具軌跡的優(yōu)化設(shè)計
在加工零件的側(cè)面時，刀具中心軌跡必須相對于加工表面向外移一個刀具半徑，才能避免誤切。但如果側(cè)面形狀中有曲率半徑小于刀具的圓弧，那么外移后，圓弧與直線常常沒有交點，因此得不到刀具的加工軌跡。此時，為了保證粗加工的順利進(jìn)行，一般的方法是把小圓弧作為直線看待，下一步再換用更小的刀具來完成加工。
但是，為了讓粗加工時能盡可能多地銑削，應(yīng)該使刀具軌跡更貼近加工表面，為下次的小刀具加工留下更小的殘余量，為此，我們提出了如下的刀具軌跡優(yōu)化設(shè)計方法。
首先以刀具的半徑r來進(jìn)行移位補償（offset），如零件待加工面有曲率半徑小于刀具半徑r的凹圓弧時，計算出的刀具軌跡不連續(xù)，移位補償計算失敗。這時，可進(jìn)行如下處理：設(shè)分割數(shù)為n，首先以r/n為假想的刀具半徑，來做移位補償計算，如果還不成功，則可以把n加大，或如上所述，不進(jìn)行優(yōu)化，以近似直線進(jìn)行粗加工。但是，若以直線代替凹圓弧，精加工時需銑削過大的殘余量，影響加工結(jié)果。若以r/n為假想的刀具半徑，移位補償成功的話，相對于加工表面向外移r/n，得到t1，再用（1-1/n）r相對t1進(jìn)行移位補償，成功的話得到cl1，即是優(yōu)化后的刀具中心軌跡。不成功的話,繼續(xù)相對于加工表面向外移2r/n，得到t2，再用（1-2/n）r對t2進(jìn)行移位補償，直到成功。因為事先確認(rèn)過r/n移位補償是成功的，所以按上述方法試下去，一定可以成功。
三、加工計算實例
一個待加工的零件模型，其上側(cè)面中包含有曲率半徑為30mm和35mm的凹圓弧，粗加工時，選用半徑為40mm的刀具，如果不進(jìn)行軌跡優(yōu)化設(shè)計，則凹圓弧沒被加工，全部作為殘余量由下一道工步用小刀具來加工，按我們的設(shè)計方法進(jìn)行軌跡優(yōu)化后，90%的小凹圓弧部分都被銑掉，僅留10%左右作為殘余量加工。這樣*符合復(fù)合化加工中平衡各工步切削量的要求。
四、結(jié)束語
關(guān)于分割次數(shù)n的設(shè)定，要考慮到兩個方面的影響。n過大，計算量增大，影響到cam編程的速度，n太小，又會使刀具軌跡優(yōu)化程度不高，殘余量較大。根據(jù)我們的經(jīng)驗，n一般取為7較好。
隨著cam技術(shù)應(yīng)用的深入，對cam的細(xì)部進(jìn)行研究，提高零件的加工精度和效率是眾多企業(yè)非常關(guān)心的問題。上面介紹的刀具軌跡優(yōu)化設(shè)計方法，已經(jīng)成功應(yīng)用于ie-cam系統(tǒng)中，該軟件已在日本中小企業(yè)中得到使用，并獲得了好評。