高速數(shù)控加工是正在發(fā)展和完善的機械加工技術，計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)軟件功能的正確使用，對高速加工零件的精度影響很大。應用CAD／CAM軟件功能時，要對影響高速加工成敗的相關影響因素進行分析和研究，把握高速加工的工藝技術與策略，才能使高速加工的零件獲得高質(zhì)量的加工效果。

1 CAD／CAM軟件對高速加工的影響

1．1 CAD軟件的影響

    CAD軟件對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CAD軟件設計，然后轉(zhuǎn)換至另一個CAD軟件進行補充設計和加工準備。每次進行數(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零件模型時必須將零件模型的公差設定為精加工公差的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間。例如忽略底座內(nèi)部拐角處的倒圓角，甚至認為通過合適半徑的刀具便可直接進行加工，則可能直接影響到高速加工零件的表面質(zhì)量。因為采用這種方法，刀具必須剛好切進尖銳的拐角，這使刀具的負荷突然增加，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，降低刀具的負荷。

1．1．3不能加工的特征曲面的影響

    盡管高速加工擴大了可直接切削的特征范圍，但對形狀特別復雜的模型，還有必須使用電火花工(EDM)的細微部分，如果供加工使用的CAD模型包含這些特征，CAM系統(tǒng)會使刀具路徑包含不希望進行切削加工的區(qū)域，若不加以處理，實際加工時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。為修正錯誤，避免重復加工放電加工區(qū)域和孔區(qū)域，要盡量把不希望進行切削加工的特征，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軟件的影響及對策

    用于數(shù)控加工編程的CAM軟件平臺較多，常用的有UG、Pro／E、Mastercam、Cimatron、Suffcam和Powermill等。在細節(jié)控制方面：UG使用靈活，對于高速切削加工，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相對好一些，可實現(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平臺數(shù)控程序轉(zhuǎn)換的Imspost進行后處理，Suffcam與Pm／E可采用同一后處理NCpost或Gpost。在與Veficut軟件之間的接口關系和仿真加工方面：各平臺均可鏈接。參數(shù)化驅(qū)動方面：UG和Pro／E等支持參數(shù)化刀具軌跡編輯修改，相對其數(shù)控編程模板與參數(shù)化功能更強大。

    對于各種CAM軟件對高速加工的影響，在編程時還要注意采取一定的對策。

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；切削負荷必須在刀具的極限負荷之內(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。

    在實際零件的高速加工中，往往難以完全滿足上述要求。加工復雜形狀的零件時，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，但對高速精加工是不妥的做法。較好的對策是，進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高速加工的進刀和退刀方式

    在高速加工時應盡量采用輪廓的切向進刀和退刀方式以保證刀路軌跡的平滑。

    進行曲面加工時，刀具可以是Z向垂直進刀和退刀，曲面法向的進刀和退刀，曲面正向與反向的進刀和退刀，斜向或螺旋式進刀和退刀等。實際加工中，可以采用曲面的切向進刀，最好采用螺旋式進刀。螺旋式進刀切人材料時，如果加工區(qū)域是上大下小，螺旋半徑會隨之減小以進刀到指定深度，有些CAM系統(tǒng)具有基于知識的加工，在檢查刀具信息后發(fā)現(xiàn)刀具具有盲區(qū)時，螺旋加工半徑不會無限制減小，以避免撞刀。這對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，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，也存在移刀尖角。這些移刀方式會影響到高速加工中心的進給速度與加工效率。

    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)，移刀運動量也會急劇增加，這就要求刀路軌跡的移刀要平滑。