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3.其它加工方法3.1 改进曲面分层粗加工1) 增加过滤刀具加工盲区功能；此功能可过滤掉如镶片牛鼻刀等粗加工时在一些小区域内的走刀路径，可有效的保护刀具；参数设定及示意图如图3-25所示：图3-25 过滤刀具加工盲区2) 最大盲区半径是指当前刀具在没有使用过滤刀具盲区功能前在某一小区域内生成路径的最大半径或者是路径的最大水平向长度，而不是图形区域上的尺寸大小。最大盲区半径一般设置为当前刀具加工盲区的半径。如图3-26所示圆孔直径为16mm，当前刀具为牛鼻刀12.00-2.0，则加工路径对比： (a) 未过滤刀具加工盲区 (b) 过滤刀具加工盲区图3-26 过滤刀具加工盲区前后的路径对比 需要注意的是：1. 支持过滤刀具盲区功能的下刀方式有：折线下刀和螺旋下刀两种方式，其它下刀方式但不支持。2. 过滤刀具盲区半径的计算公式：最大刀具盲区半径=刀具半径- 圆角半径系统默认关系式为：bldr=0.5*tldi其中：bldr 表示刀具盲区半径，tldi表示刀具直径，0.5为关系式系数，“*”为乘法运算符。3.2 改进曲面残料补加工1) 增加残料模型功能：系统首先根据已加工过的路径来自动计算出毛胚当前剩余的残料模型，然后在此基础上生成当前小刀具的残料补加工路径。由于参照了实际的毛胚当前剩余残料模型，残补路径仅仅在残料的位置生成路径，路径的安全性、可靠性更高，还可以过滤大量的空刀路径，提高残料补加工的效率。这种方式可以作为大刀具开粗后进行残料补加工的首选加工方法。 图3-1 当前残料模型设定残料定义方式2) 指定上把刀具时，计算残料区域更准确，如图3-2所示； （a）5.20版本生成的路径长度为9.253米 b）5.50版本生成的路径长度为8.076米图3-2 两个JDP版本生成的曲面残料补加工路径对比需注意的是：1. 系统用来计算剩余毛胚的路径为路径管理器中当前残料补加工路径之前的所有已生成的路径，应用此方法时应确保这些已生成的路径与在机床上实际加工过的路径一致性；2. 如果前面的开粗路径使用的是有盲区的刀具，并且计算开粗路径时选择了“过滤刀具盲区”选项，或者粗加工路径做过手工删除等操作，则强烈建议使用“当前残料模型”这种残料定义方式，来计算曲面残料补加工路径，这样才能保证加工的安全可靠。3. 平面加工路径、投影加工路径、输入的NC路径均可以用做毛坯剩余残料模型的计算，这样不仅优化了加工工艺，还保证了小刀具清根清角的安全高效。4. “设定刀具直径”：此种残料定义方式只使用于上把刀具和本次刀具为同类型的场合，否则计算的残料模型不准确，会导致残料补加工路径的刀具吃刀量过深；5. 一般为了提高路径质量，可以设定当前残料补加工路径的表面余量稍大于粗加工时设定的表面余量值。3.3 旋转雕刻功能改进旋转雕刻直接根据几何模型计算加工路径, 计算准确,这一点不同于将旋转模型展平成平面模型再计算路径的方法。JDPaint 5.50的旋转雕刻功能的特点包括：1) 新增保护面限定加工范围，用户可以通过保护面余量及保护面抬高参数调整路径修剪的范围；如图3-3所示：图3-3 保护面限定加工范围2) 新增空间边界限定加工范围；如图3-4所示：图3-4 空间边界限定加工范围需要注意的是:a. 空间边界线必须是空间封闭,而且展开也是封闭的; b. 若遇到空间封闭而展开不封闭的图形,可以使用增加线段方式使其变成展开封闭的轮廓；如下图3-5所示 ： (a) 空间边界线展开图不闭合 (b) 空间边界线展开图闭合 (c) 修正后的空间边界图3-5 空间边界线的修正3) 新增曲线旋转投影加工,实现在旋转模型上的单线雕刻；如图3-6所示： (a) 参数设定 (b)曲线旋转投影路径 (c) 曲线旋转投影加工效果图3-6 曲线旋转投影加工需要注意的是:a. 曲线应当落在旋转模型上，以便提高计算的准确性；b. 作投影的曲线可以是封闭的，也可以是不封闭的；4) 新增Y向偏移量，提高侧刃加工时间，增长刀具耐用度；如图3-7所示： (a) 偏移参数设定 (b) Y向偏移路径(c) 旋转雕刻Y向偏移路径对比图3-7 Y向偏移参数及偏移前后路径比较需要注意的是:a. 实际加工中,确保移动量与机床的移动量相同;b. 如果加工机床是3轴设备, 旋转轴替代了Y轴,强烈建议用户不要设置偏移量,避免造成加工误差 ;JDPaint5.50软件的旋转雕刻路径仍然只提供了类似于平行截线走刀方式，加工残留量可以通过路径角度进行优化。需要注意的是旋转雕刻路径0度方向计算速度最快, 加工速度也最快, 所以除了一些特殊场合, 建议用户采用0度走刀。3.4 新增导动加工功能导动加工是一种基于导动线而生成路径的方法, 包括以下四种加工方法：曲线投影，单轨扫描，双轨扫描，曲线吸附；这些加工方法常用于加工模具上的小槽和流线型曲面组，也可以用于单线体字的雕刻加工。该加工方法全部支持保护面修剪路径和轮廓修剪路径，封闭路径支持螺旋连刀，开口路径支持圆弧进退刀以及进退刀直线延伸功能。加工域选择时，必须选择导动线来引导生成导动加工路径，轮廓线只是用来限定路径生成的范围，二者不能混淆。路径向导中导动加工方式的选择如图3-8所示：图3-8 路径向导中几种导动方式的选择JDPaint5.50软件提供的导动加工功能由以下几个部分组成:3.3.1 曲线投影加工曲线投影是沿着导动曲线在曲面上的投影线生成刀具路径的一种加工方法，它是由加工曲面和导动线来限制的。改进后的曲面投影加工可以将曲线直接投影到曲面上生成路径，避免了在早期版本中必须先生成单线雕刻路径然后投影变换路径的繁琐过程。图3-9 曲线投影示意图 图3-10 曲面法向偏移设置界面1. 曲线投影加工支持路径分层，按照分层方式得不同分为沿Z向偏移和沿曲面法向偏移两种。通过参数“曲面法向偏移”来控制，默认是Z向投影加工，该参数为未选中状态；参数设置如上图3-10所示：2. 曲线投影分层加工特点： Z向投影加工，按照Z向进行分层，生成的刀具路径是沿Z轴向上或向下平移复制产生的，每一层的切削路径在XY面的投影是一样的，可能得到的工件会在曲面的凸出或下凹的深度不一致；沿曲面法线偏移，按照曲面法向偏移分层，就保证了刀具在曲面上的加工深度一致；两种方式分层加工示意图如图3-11所示： (a) Z向投影分层 (b) 曲面法线偏移分层图3-11 曲线投影分层加工原理示意图需要注意的是：1. 曲线投影的分层加工是通过路径层数和吃刀深度来控制实际加工功深度的，而划槽深度决定在曲面下所要加工的深度；由于路经分层从下向上 进行的，当实际加工深度和划槽深度有出入时分为以下二种情况：a) 吃刀深度*路径层数划槽深度此时生成的路径均匀分布在曲面的上下方，加工过程中不会出现突然切削量增大的现象，有利于更好的保护刀具。2. 当投影面为平面时，沿曲面法向偏移和沿Z向偏移的路径是一样的；当投影面为曲面时，建议用户采用沿曲面法向偏移方式加工，从而避免沿Z向投影产生的在不同区域的加工深度不一致的问题。3. 曲面下分层加工是过切加工方式，路径分析检查的结果为过切状态。3.3.2 曲线吸附加工曲线吸附加工主要是曲线上线按照曲面所在法线方向来计算刀具路径的，它可以沿着曲面上的曲线加工出等宽的槽。与曲线投影加工中的沿曲面法向偏移不同的是刀具的接触点落在曲面上的曲线上，同时曲线吸附加工也支持分层加工；加工示意图 3-12所示： 图3-12 曲线吸附选项及原理示意图需要注意的是：1. 划槽深度不能大于加工使用刀具的半径，否则生成的路径有变形，不能使用。2. 选用曲线吸附加工时，为提高加工精度，建议选择的导动线为曲面上线。3. 曲线吸附的分层加工同曲线投影的分层加工相同，注意事项参 照曲线投影中的分层加工即可。3.3.3 单轨扫描加工单轨扫描加工, 就是根据曲线的走向，在加工曲面上生成刀具路径的加工方法。主要有以下特点：1. 单轨扫描提供垂线扫描和沿轨迹线扫描两种加工方式，如图3-13所示；两种加工方式的选择，通过参数 来控制，默认为沿轨迹线走刀，该参数为选中状态； 图3-13 单轨扫描导动加工2. 根据曲线方向提供：向左，向右，两边三种偏移方向选择，参数设置如图3-14所示：图 3-14单轨扫描偏移方向设置需要注意的是:a. 单轨扫描使用偏移距离参数控制扫描宽度；b. 轨迹扫描的条数使用偏移距离和路径间距估算获得；估算方 法是： 轨迹条数 = 偏移距离 / 路径间距；c. 偏移距离为投影到XY平面上的曲线单边偏移量，路径间距为 空间间距；有时偏移距离不好精确计算，我们可以将该值设的稍大些，然后可以通过设置保护面，就可以生成较为理想的单轨扫描路径了。d. 偏移的方向是根据曲线的方向来确定，方向偏移示意图如下。图3-15 单轨偏移方向示意图e. 单轨扫描关键是要提取出来要加工曲面的脊线（即加工曲面边界线的中线，详情见6.2）3.3.4 双轨扫描加工双轨扫描加工, 同单轨扫描原理一样，同样支持垂线扫描和沿轨迹线扫描两种方式；两种扫描方式通过参数来控制，默认为沿轨迹走刀，该参数为选中状态；两种方式生成的路径如图3-16(a)、(b)所示： (a) 双轨扫描(垂直轨迹线走刀) (b) 双轨扫描(沿轨迹线走刀)图3-16 双轨扫描导动加工需要注意的是:a. 轨迹扫描的条数是由轨迹线之间的最大路径长度和路径间距计算获得；b. 用于导动的曲线应当尽量光滑，对于质量不好的曲线可采用“曲线光顺”功能,以便提高路径的质量；c. 封闭的曲线之间导动时,应当合理设置曲线起点和方向,否则可能导致路径扭曲；如图3-17所示为比较两轨迹线的方向一致性对生成的导动加工路径的影响： (a) 两轨迹线方向一致 (b) 两轨迹方向相反 图3-17两轨迹线的方向一致性对生成的导动加工路径的影响d. 双轨导动也常用于流线型的曲面组的加工；图56中的模型是由多张曲面组成，由于每张曲面的流线方向不完全一致，生成的曲面流线精加工路径如图3-18(a)所示，采用双轨扫描导动加工的路径如图3-18(b)所示； (a) 曲面流线精加工路径 (b) 双轨扫描导动加工图3-18 曲面流线与双轨扫描导动加工比较e. 双轨扫描加工路径只能在选中的两条导动线之间来生成，所以在加工凸模具时，一般应将提取的两条轨迹线往外偏移一定的距离，否则会出现导动加工路径不能加工到位的情况。如图3-19所示(图中红线为轨迹线)：（a）原始轨迹线 （b）轨迹线偏移后 图3-19 导动加工路径3.5 新增插铣加工功能插铣加工是一种固定轴操作类型，通过刀具轴向运动高效率地进行大切削量的加工，由于是利用刀具的上下运动，所以类似于使用连续钻孔方式加工。JDPaint5.50软件提供的插铣加工功能具有以下特点:1） 插铣比型腔铣能更有效的对软性或中等硬度材料进行大切削量粗加工，能够较好的保证均匀的加工量，可以使用较高的进给速度。2） 对于难加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具悬伸长度较大的加工，插铣法的加工效率远远高于常规的端面铣削加工。3） 插铣加工还具有以下优点：可减小工件变形；可降低作用于铣床的径向切削力，提高刀具寿命；可以使刀具悬伸长度较大，可以加工较深的槽；可以精加工其它加工方法难以处理的垂直侧壁。JDPaint5.50软件提供的插铣加工功能主要进行插槽加工 3.5.1 插槽加工插槽加工采用较小的刀具沿着曲线或者路径(譬如单线雕刻路径)连续钻孔，以便加工一些较窄的深槽或大刀加工不到的区域（如图3-21所示）。利用该方法能够较好的保证均匀的加工量，从而延长刀具寿命，提高某些残料区域的加工效率。 图3-21 插槽加工需要注意的是：a. 使用插槽加工时，必须要选择相应的曲线作为刀具在径向的运动轨迹。b. 选择插槽起点的位置时，应尽量使打孔的路径在工件之外，即能够不打孔时尽量不打孔；c. 进给速度表示切削路径的速度。3.5.2 插铣加工中的各项参数满钻深度：如果需要插铣加工的区域位于加工材料的内部，则第一刀当插铣加工过程中时，插铣深度突然增大时，刀具会与材料完全接触，而产生双边切。根据铣刀的特点可知，如果此时直接向下插铣的话，会引起刀具的损坏与机床的损伤。此时需要先加工出一个类似孔状的区域，从而保证刀具能够顺利进行插铣。Jdpaint5.50采取的方法是：将需要加工的孔状区域的深度分成多层，每层只在一个较小的深度内加工，逐层加深，直至指定的深度。每层的加工深度，被定义为满钻深度。抬高距离：刀具在每次插铣之后，都需要抬到指定的高度为下一个路径做准备，这个指定高度到刀具下一次与加工材料表面接触点的距离定义为抬高距离。插槽点距：每条插铣路径都是垂直于XY平面的，相邻两条插铣路径在XY平面上的投影距离为插槽点距。 图3-22 插铣参数对话框 图3-23 抬高距离与插槽点距 图3-24 满钻深度示意图3.6 改进区域加工功能在区域加工功能中增加了“最后一层修边”和“三维清角修边”功能，方便用户一步加工到位，缩短编程时间，提高加工效率。图3-27需要注意的是：1）修边量不能为负值；2）当选中“最后一层修边”，“三维清角修边”才为可选状态。当用户选中“三维清角修边”时，“最后一层修边”选项不起作用；3）修边路径的切削速