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精雕雕刻机控制系统操作步骤
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精雕雕刻机控制系统操作步骤
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3秒自动关闭窗口第四章：雕刻加工方法
&&&&第四章：雕刻加工方法
第四章：雕刻加工方法
雕刻JDPaint5.0提供了多种雕刻方法，实现不同的雕刻加工效果。表4.1分类列举出了JDPaint5.0提供的所有雕刻加工方法。
下面分别介绍各种加工方法的用途及特点。
4.1.钻孔雕刻组
4.1.1.钻孔雕刻
钻孔雕刻方法用于生成钻孔路径。雕刻参数如图4-1所示。
4.1.2.扩孔雕刻
扩孔雕刻用于扩大现有圆孔直径，也可用于切割比刀具直径大的通孔。扩孔的雕刻参数如图4-4所示。
4.1.3.特征取点
为了方便的获得钻孔或扩孔的圆心点，扩孔雕刻和钻孔雕刻都提供特征取点功能。特征取点的参数包括取点方式、过滤直径、包括圆弧、中心距离和通过末点等，如图4-6所示。
4.2.轮廓雕刻组
4.2.1.单线雕刻
单线雕刻功能用于雕刻加工各种形式的曲线，雕刻的图形可以不封闭、可以自交。单线雕刻的参数包括半径补偿、定义补偿值、延伸曲线端点、反向重刻一次、最后一层重刻和保留曲线高度，参考图4-8。
4.2.2.轮廓切割
轮廓切割的图形或文字必须是严格的轮廓曲线组，所有的曲线满足封闭、不自交、不重叠三个条件。轮廓切割的雕刻加工参数如图4-10所示，包括半径补偿、定义补偿值两个。
4.3.区域雕刻组
4.3.1.区域粗雕刻
用户通过绘图、扫描描图等方式得到一个区域的边界曲线。有了这个边界曲线，就可以使用区域粗雕刻功能了。适合区域雕刻的图案可以是任何图形或文字，但是这些图形必须是一个个的轮廓曲线，满足封闭、不自交，不重叠的原则，否则生成的路径可能会出现偏差。
区域雕刻加工的参数包括走刀方式及其相应的走刀参数。区域粗雕刻的走刀方式有三种，如图4-12所示，分别为行切走刀、环切走刀和螺旋走刀。区域雕刻下面有两个参数为关闭半径补偿和模型外部开阔。
4.3.1.1.行切走刀
行切走刀是按照行切角度以直线运动来进行切削。行切走刀参数有兜边一次、兜边量、路径角度、往复走刀、最少抬刀和优化走刀方向，参看图4-14。
4.3.1.2.环切走刀
环切走刀是沿边界曲线环绕走刀。环切走刀的参数包括最少抬刀、从内向外走刀、环切并清角，参考图4-17。参数中的最少抬刀同行切走刀中的最少抬刀的意义是一样的。
4.3.1.3.螺旋走刀
螺旋走刀是指以螺旋进刀方式来切削。螺旋走刀的参数有兜边一次、兜边量、最少抬刀、从内向外和优化走刀次序，参见图4-20。
4.3.2.残料补加工
在雕刻复杂区域的过程中，为了提高雕刻效率，通常需要用大直径刀具完成粗雕刻。但是大直径刀具会在内角位置留下很大的残留量。有些窄小的区域，刀具也无法雕刻。在精雕刻过程中，残料补加工功能可以根据粗雕刻刀具和精雕刻刀具的大小关系自动计算出残料位置，生成清除残料的补加工路径，如图4-21所示。
残料补加工的雕刻参数有残料定义方式、上把刀具、上把刀具直径、上次吃刀深度、上次侧边余量和上次底面余量，如图4-22所示。
4.3.3.区域修边
区域修边一般是在区域粗雕刻之后使用的，因为粗雕刻后的区域的侧面效果不好，可能有毛刺。为了获得良好的边界效果和尺寸精度，一般都要采用区域修边。
区域修边的雕刻参数有修边量、修边次数、模糊修边、最少抬刀和忽略外边框，参考图4-23。
4.3.4.三维清角
三维清角是一种特殊的区域修边方式，它利用锥刀的几何特征最大限度的去除区域内部需要雕刻的材料，保证清晰的区域形状。
三维清角的雕刻参数有清角方式、修边量、修边次数、上次刀尖直径、禁止向下清角和忽略外边框，参考图4-27。
4.4.曲面雕刻组
曲面雕刻组的雕刻方法有分层区域粗雕刻、投影加深粗雕刻、曲面残料补加工、曲面精雕刻、平坦面加工、残料清根和旋转雕刻等。其中，分层区域粗雕刻、投影加深粗雕刻一般用于粗加工，曲面残料补加工一般用于半精加工，有时也用于精加工，而其余的雕刻方法用于精加工。
本节最后还会介绍曲面加工中的保护面、毛坯面的使用技巧。
4.4.1.分层区域曲面粗雕刻
分层区域粗雕刻是一层一层的切削工件，在加工过程中，控制刀具路径在固定深度切削，像等高线一般，和精加工中的等高外形加工相对应。该方法主要用于曲面较复杂、侧壁较陡峭或者较深的场合。由于分层区域在加工过程中高度保持不变，所以该加工方法能够大大地提高切削的平稳性。
分层区域曲面粗雕刻的雕刻参数如图4-31所示。
4.4.2.曲面残料补加工
曲面残料补加工是针对于分层区域粗加工来说的。在使用分层区域粗加工雕刻复杂区域的过程中，为了提高雕刻效率，我们通常需要用大直径刀具完成粗雕刻。但是大直径刀具会在内角位置留下很大的残留量，并且有些窄小的区域大刀具也无法雕刻。此外，在分层加工时可能在较平坦的曲面上留下大量的因为分层而出现的台阶状残料。而在精加工的时，使用的刀具一般比较小，在切削比较大的残留量的时候有些力不从心。因此，有可能因为残料过大而折损刀具。此时，就需要使用曲面残料补加工。
这种加工方法使用介于粗加工和精加工之间的刀具，利用粗加工的参数自动计算出残料的位置，生成清除残料的补加工路径。曲面残料补加工的上次加工参数同区域雕刻中的残料补加工的上次加工参数是一致的，请参考4.3.2节。
残料补加工的参数如图 4-38 所示，只有有优化刀具路径一个，当选则了优化刀具路径，往复走刀才出现。优化刀具路径是另外一种残料补加工方法，生成的路径比较合理，很少有空跑的路径。
4.4.3.曲面精雕刻
JDPaint5.0提供的曲面精加工方法有5种，对应的走刀方式页面如图4-39所示。曲面精雕刻仅有一个参数，即为走刀方式，如图4-39所示。
4.4.3.1.平行截线走刀
平行截线精加工在曲面精加工中使用最为广泛，特别适用于曲面较复杂但陡峭面不太多的场合。参数如图4-36所示。
4.4.3.2.等高外形走刀
等高外形走刀主要用于加工曲面较复杂、侧壁较陡峭的场合。由于等高加工在加工过程中高度保持不变，不会出现扎刀的现象，而且可以大大地提高机床的稳定性，从而提高加工工件的质量。该加工方法常和平坦面加工（平行截线加工的一种模式）结合使用，特别适用于现代高速加工。在用等高外形走刀方式加工时机床运行特别稳定，刀具受力均衡，加工过程中加工（顺逆铣）方向保持不变，能够获得加工质量较高的侧壁。另外，对于侧壁有缺口的情况，需要填补缺口，缺口处的加工路径处于空跑状态。但是，如果限定边界，则可能在缺口处掉头走下一条路径，这破坏了加工方向的一致性，但不会在缺口处空跑。
等高外形的走刀参数如图4-45所示。
4.4.3.3.径向放射走刀
径向放射精加工主要适用于顶视图类似于圆形、圆环状模型的加工，路径呈扇形分布。径向放射精加工的雕刻参数如图4-50所示。
4.4.3.4.曲面流线走刀
曲面流线精加工主要用于曲面数量较少、曲面相对较简单的场合。加工过程中刀具沿着曲面的流线运动，运动较平稳，路径间距疏密适度，加工零件表面的质量较高。当多张曲面边界相连时，可以联合在一起沿着曲面的流线加工。当曲面较小、较多时，不适宜用曲面流线加工。因为此时各面很可能会分别加工，路径的走向较混乱。
曲面流线走刀方式有关的参数页面如图4-51所示。
但是如果曲面是边界依次连接组成，也可以使用曲面流线进行加工。如下图 4-53 所示的曲面是两两光滑连接，这样的图形能生成组合路径，路径也是光滑连接的；如图 4-54 所示的曲面只是空间位置连接，生成的组合路径就不是光滑连接的。在生成组合路径的时候， U 向为有公共边的方向。
4.4.3.5.环绕等距走刀
环绕等距走刀方式可以生成环绕状的刀具路径。根据路径环绕的特点，环绕等距还可以再细分为Z向投影等距、曲面外形等高、曲面外形等距等三种不同的等距效果。这些方法用在不同的场合，系统主要采用Z向投影等距的方法。
环绕等距走刀方法生成的路径的空间距离基本相同，适合雕刻既有陡峭位置又有平缓位置的表面形状，参数如图4-53所示。这些参数同环切走刀的参数是一样的，请参考区域粗雕刻中的环切走刀参数的介绍。
4.4.3.6.角度分区走刀
角度分区是等高外形走刀和平行截线走刀的混合走刀。它根据曲面的坡度判断用那种走刀方式。曲面较陡的位置会生成等高路径，而曲面较平坦的位置则生成平行截线路径。运用这种走刀方式，系统可以自动为用户生成较优化的路径。
角度分区走刀方式有关的参数页面如图4-51所示。
4.4.3.7.陡斜面加工
在平行截线曲面精雕刻中，为了避免出现陡峭路径，可以使用陡峭面加工参数来限定加工范围。
陡斜面加工是平行截线精加工的补充参数，其雕刻参数如图4-54所示。
4.4.4.投影加深曲面粗雕刻
投影加深区域粗雕刻也是一层一层的切削工件，在每一层的加工过程中，根据曲面形状的不同，采用不同的走刀方式。一般用来加工整体比较平缓的零件。
投影加深粗加工有三种走刀方式，如图4-62所示，分别为平行截线粗加工、径向放射粗加工和曲面流线粗加工。投影加深粗加工也有毛坯模式。
走刀方式的含义和曲面精雕刻的参数完全一致，请参考曲面精雕刻的相关内容。
4.4.5.成组平面精加工
当模型凸凹处较明显，侧壁接近竖直壁，底面接近平面时，成组平面精加工就特别适合于对底面的加工。由于被加工面接近于水平面，可以方便的将平面加工的方法引入到模型底面的加工。在加工过程中，成组的水平面可以统一的生成路径；又能够相对独立的生成路径。该方法既能提高生成路径的效率，又能够保证各面的加工质量。该方法对于部分被覆盖的面或者较狭长的面无法生成精加工路径，需要用其他方法生成路径。
成组平面加工的雕刻参数如图4-63所示。
4.4.6.残料清根
曲面清根主要用于加工多个曲面相连接处。这些位置一般都有较清晰的轮廓线。为了将这些位置的形状加工出来，需要使用曲面清根功能。残料清根的雕刻参数如图4-64所示。
4.4.7.旋转面雕刻
旋转加工主要用于加工旋转体工件。在生成路径时，需要首先通过坐标变换，以便让模型的旋转轴和X轴平行。之后，分别生成旋转加工的粗加工路径和精加工路径。譬如，图4-66为一个起子把模型，通过旋转变换，再生成旋转加工路径，如图4-67所示。
旋转加工的雕刻参数有往复走刀、连刀高度、起始X位置、终止X位置、起始角度和终止角度，如图4-68所示。
4.4.8.残料高度清根
残料高度清根多用于浮雕残料的去除的和曲面精修加工。在加工过程中，由于所用刀具过大等原因，会导致有的地方加工不到而留下残料。残料高度清根能够根据上把刀具（或者上道工序路径）和精加工刀具自动加工这些残料。
残料高度清根可以通过指定上把刀具来去除余量，也可以选择上道工序的刀具路径来去除残料。当选择了路径时系统会自动将所选路径作为上道工序路径。实际应用中，上道工序路径往往已经存在，因此通常选取路径作为上道工序路径，并且计算速度更快。残料高度清根的雕刻参数如图4-65所示。
4.4.9.曲面加工技巧
在曲面加工中有一些常用的方法如毛坯面、保护面等，在加工模具零件的时候是会经常使用的，在这里详细的介绍一下它们的使用技巧。
4.4.9.1.保护面
在加工模具的过程中，经常遇到一些面已经加工好了，在加工另外的部分的时候要防止已经加工好的部分面被碰到，如在加工上下模的时候，分型面是绝对不能被碰到的。这个时候就引入了保护面这个概念。
保护面就是在加工过程中受到保护的曲面，刀具不能加工刀它。保护面主要用于分层区域粗雕刻、投影加深粗雕刻、曲面残料补加工、曲面精雕刻和残料清根等雕刻方法。
图4-68是一个平行截线的例子，选取中间的一个面为保护面之后，生成的路径不会碰到中间的那个面。
如图4-69所示加工一个开关的凹模的等高路径，凹模的上表面是由不平的曲面构成的，如果不选择保护面，生成的路径就会碰到凹模的表面。如果选择表面的面为保护面，生成的路径就不会碰到这些面了。
4.4.9.2.毛坯面
在加工的过程中，经常遇到一些零件先用其他机床加工了一部分，然后再使用JDPaint加工。这种已被部分加工的工件就称为毛坯零件。使用传统的加工方法加工这种零件，生成的路径中会有很多空走路径。为了减少空跑路径，JDPaint提出了毛坯模式的加工方法。这种加工方法需要在拾取加工图形时将毛坯面拾取上。
毛坯面主要应用于分层区域粗雕刻、曲面残料补加工和投影加深曲面粗雕刻中，如果拾取了毛坯面，系统在生成路径的时候会自动按照毛坯面的方法生成路径。
图4-70就是一个毛坯零件，它的上表面是一个被线切割加工后的曲面。如图4-71所示，左边的路径是不使用毛坯模式生成的，空跑路径很多；右边的是使用毛坯模式生成的路径，这个路径比较合理的，它将空跑的路径裁减了。
4.5.投影雕刻组
4.5.1.投影雕刻
投影雕刻是按照加工面的垂直方向将路径投影到曲面上，主要用于在曲面上刻字或者划线，或者雕刻一些图案。
投影雕刻的雕刻参数有三个，分别为保留原有深度、关闭半径补偿和删除原始路径，如图4-69所示。
4.5.2.包裹雕刻
包裹雕刻是按照长度不变原则将路径投影到曲面上。当投影的曲面较平坦时，投影雕刻和包裹雕刻没有太大区别。但是，当投影曲面较陡峭时，投影雕刻将导致在曲面陡峭处的路径严重变形。而包裹雕刻却不会，它就象是把路径放在一张橡皮膜上，而后将橡皮膜卷在被包裹曲面上一样。如果曲面不能展开，包裹路径也会存在变形。通过调整包裹中心和包裹方向可以减小路径变形。
包裹雕刻的雕刻参数如图4-70所示。
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