一、前言
復合加工、高速加工以及高精度加工是當前cam系統(tǒng)重點研究的三個問題。其中復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，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。一般應采用系列刀具從大到小分次加工，以達到所需尺寸，而應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)化設計
在加工零件的側面時，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)化設計方法。
首先以刀具的半徑r來進行移位補償（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，可進行如下處理：設分割數(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，不進行優(yōu)化，以近似直線進行粗加工。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進行移位補償，直到成功。因為事先確認過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，如果不進行軌跡優(yōu)化設計，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，按我們的設計方法進行軌跡優(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*符合復合化加工中平衡各工步切削量的要求。
四、結束語
關于分割次數(shù)n的設定，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)我們的經驗，n一般取為7較好。
隨著cam技術應用的深入，對cam的細部進行研究，提高零件的加工精度和效率是眾多企業(yè)非常關心的問題。上面介紹的刀具軌跡優(yōu)化設計方法，已經成功應用于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。