基于中望3D加工不同策略對比分析

夏亞濤

（商丘職業技術學院，河南 商丘 476000）

引言

中望3D軟件是一款三維CAD/CAM一體化的軟件，可以滿足企業從產品研發到制造加工的一體化流程，實現設計到加工的無縫對接。中望3D具有2～5軸的數控CNC加工功能模塊，且提供有靈活豐富的銑削策略，是一款易學易用的三維CAD/CAM一體化軟件，可用于工具制造、汽車和模具行業中通常用到的復雜形狀的加工。在最新的2021版中，諸多CAM相關功能得到了大幅度的增強和優化，能夠加快刀具路徑創建和后處理計算的速度。更值得一提的是，當計算機在后臺計算刀路時，工程師無需等待刀路計算完成，仍可使用中望3D繼續其他正常的設計工作，從而大幅度提升工作效率。

中望3D具備了基本的兩軸車削功能，主要包含粗加工、精加工、螺紋加工、槽加工、端面加工、鉆削加工、切斷加工等七種主要的CAM加工方式；并且具有40多種銑削加工策略可供選擇，支持高速加工策略Volumill,輕松應對各種加工制造需求，實現高效加工；無論是Nurbs還是STL的幾何數據，均可生成所需的各種刀軌，包含倒扣刀軌。中望3D提供了仿真功能，包含線框仿真與實體仿真，可以通過線框仿真查看刀具的運動軌跡；中望3D還提供了強大的后置處理功能，幫助快速進行自動編程。

本文針對同一個模型零件分別采取不同策略進行加工，通過最終實體仿真模型的對比，分析各種策略的使用方式和適用場合。加工模型如圖1六面體零件所示；毛坯為精磨過的毛坯，如圖2所示。

1 參考工序

在CAM的加工中，開粗是能以最快的時間切除最多毛坯的操作；而二次開粗則是針對前一個程序未加工到的位置或殘料，進一步進行加工的操作，均能達到清除多余殘料的目的。本文以零件模具型芯為例，運用中望3D軟件的CAM模塊來完成三軸加工開粗與二次開粗。

圖1 六面體零件

圖2 毛坯

在中望3D軟件CAM加工中，開粗需要使用二維偏移粗加工功能。在對圖1零件使用平行銑削精加工策略時，首先要載入該幾何體，并且根據實際情況設置合適的毛坯大小范圍，然后要設置加工坐標系和加工安全高度，接著選擇合適的粗加工工序進行開粗（例如選擇二維偏移粗加工工序），通過設置刀具（D16R0.5）、特征和系統參數完成粗加工[1-2]。

在完成上述粗加工后，繼續使用二維偏移粗加工功能即可進行二次開粗，第一種方式可以新建二維偏移粗加工完成以上重復步驟進行參數設置，并且更改刀具參數進行二粗；第二種方式可以右鍵二維偏移粗加工命令調出重復命令進行二粗，這種方式可以繼承首次設置的參數而節省時間，重復命令在日常加工中比較常用。再調用重復命令完成參數設置后，需要調用參考工序命令，并雙擊選擇參照首次粗加工進行二粗。要進行二粗加工，需要更換尺寸合適的刀具，通過設置刀具和選擇合適的下刀步距，最終得到二粗刀軌路徑。

2 參考刀具

中望3D CAM當用于特定工序的刀具不能到達某些區域時，就會產生余料。殘料切削工序定義對話框中的參考刀具參數用于對其他工序使用的刀具進行識別，以便于中望3D用其計算余料的數量與位置。中望3D CAM快速銑削工序也有參考刀具，其為快速銑削工序定義對話框上的極限選項卡下的參考刀具參數。當參考刀具定義好時，該工序首先計算由參考刀具識別出的余料。然后再進行真正的精加工工序。在CAM方案管理器中，快速銑削精加工與高速精加工（HSM）也包含參考刀具參數。參考刀具用來確定哪些區域（使用該刀具）是不能切削的。進行二粗時可選擇比初始粗加工直徑大的刀具。為了減少二粗加工時的空行程次數，可以人為調大一些刀軌和公差當中的公差參數，公差越大，空刀會相應減少。

以上頁圖1為例進行參考刀具二粗切削加工，第一步和參考工序一樣右鍵首次粗加工調用重復命令或者直接創建二粗加工工序。第二步選擇加工刀具，點擊中望3D的刀具庫，如圖5所示，選擇“D6”的平銑刀，也可以手動輸入刀具名稱和規格尺寸。此外，工程師還可以把一些特殊或者企業專用的刀具添加到中望3D的刀具庫中，方便以后調用。第三步設置加工參數中的參考刀具，選擇首粗工序的刀具（D16）作為二粗的參考刀具，其余使用默認首粗參數值即可，完成刀路計算。

圖5 參考刀具

3 清角加工

在很多產品以及模具的CAM加工過程中，很多角落的圓角很小，但精加工時不可能使用小刀具加工完成整個面，并且小刀進給率也比較低，所以通常會用比較大的刀具來精加工整個面；小圓角則使用清角刀路，用小的刀具把整個小圓角清理完畢。因此如何做好清角加工成為工程師們在三維CAD設計軟件中進行CAM編程時需要考慮的重要內容。而中望CAM功能的清角工序，支持尖角和圓角的清角加工，能夠很好地協助三維CAD工程師對這一工序進行制作以及程序編輯，大幅減少后續工作。另外其新增組合加工策略，能夠快速分析轉角的圓弧及生成所需刀路，均勻切削負荷避免過切，獲得更好的表面加工質量，更精準地完成產品加工。

在進行清角加工之前，首先先測量圓角大小。經測量發現圓角半徑大小為5 mm，那么在加工整個曲面的時候使用D16的刀具進行角度限制銑削加工，得到所需刀路。后續首先快速插入“清角切削”工序；在工序特征中加入零件，操作非常快捷方便；考慮到圓角為R5，決定用R3的刀具來加工清角位置并雙擊“參數”進行參數設置。在“主要參數”里面，設置加工余量以及平坦區域、陡峭區域的加工方式，設置平坦區域以及陡峭區域的切削步距;在整個圓角加工過程中，最好的方式是陡峭區域用等高、平坦區域用平行銑削的方式，這樣才能達到最優化的加工光潔度；在“參考刀具”里輕松設置參考刀具的大小（D6）。在“陡峭角度”里面設置陡峭區域和平坦區域的分界角度，并且設置平坦區域優先，或者是陡峭區域優先,設置進退刀以及鏈接方式;最后點擊計算,就可以算出整個清角刀路。整個編程過程操作簡單便捷[3-4]。

4 對比分析

以上三種策略是中望3D常用的清除余料方式，通過實際刀路觀察和仿真加工后公差帶分析，參考工序和參考刀具這兩種清除殘料加工方式非常類似，只是它們的走刀路徑不太一樣，通過參考工序進行二次開粗，可根據前一個工序未加工到的真實工件的當前狀態來加工某個區域，這將有效幫助工程師避免在開粗過程中,因再次切削已經加工過的區域而出現空刀,或者刀具過載和地方殘料過多而被一次加工出來出現加工中斷刀，或者工件存在未清除的地方等情況的出現。參考工序是一種計算預運行工序的余料的快速方法。使用參考工序有附加好處。通過參考工序，用戶可使用不同的工序類型或不同的切削參數（如平行切削粗加工作為平行精銑加工的參考工序）。在使用參考刀具進行二粗時，如果工程師選擇螺旋進刀方式，往往需要考慮最小螺旋直徑值是否能下刀到比較狹窄的位置，若不考慮這些因素在后面加工時很容易出現踩刀現象。相比前兩種清除殘料方式主要用于粗加工，清角切削主要用精加工，清角工序能夠更好地提高工程師的CAM編程與工作效率，實現對產品更精準的加工。

5 結語

本文對參考工序、參考刀具和清角切削幾種清除殘料方式對比分析，發現不同清殘料加工路線之間適用場合略有區別，通過選擇合適的殘料清除方式可以幫助工程師們準確快速地完成編程工作，在確保高效率、高質量加工效果的同時，也為公司降低了投入成本，同時也為后續CAM編程選擇清料方式提供一定的參考。