SolidCAM HSR/HSM 模块

1. 介绍
2. 工艺
3. 练习

1. 介绍

欢迎使用 SolidCAM HSR/HSM!

SolidCAM HSR/HSM 模块是为复杂 3D 零件、航空航天零件、铸模、刀具和模具的非常强大且经过市场验证的 3D 高速加工模块。HSR/HSM 为生成 3D 高速刀具路径提供独特的加工和连接策略。

SolidCAM HSR/HSM 模块尽可能平滑切削移动和退刀路径，以保持连续的机床刀具运动。这是保持更高进给和消除停顿的基本要求。使用 SolidCAM HSR/HSM 模块，可将高 Z 高度的退刀保持在最低限度。尽可能形成角度，通过圆弧进行平滑处理，退刀不会超出所需的高度，从而最大限度地减少空切削并缩短加工时间。

HSR/HSM 的结果是高效、平滑无凿痕的刀具路径。这意味着更高的曲面质量、更少的刀具磨损以及更长的机床刀具使用寿命。随着对更短的交货时间和生产时间、更低的成本和更高的质量的需求，HSR/HSM 是当今机械车间的必备品。

本书面向经验丰富的 SolidCAM 用户。如果你不熟悉该软件，请从模块概述中的示例开始，然后联系你的经销商以获取有关 SolidCAM 培训课程的信息。在练习章节中提供了下载本书所用 CAM-零件的链接。本书的内容可以从 SolidCAM 网站 http://www.solidcam.com 下载。

2. 工艺

工艺部分使你选择要应用的粗加工 (HSR) 或精加工 (HSM) 加工策略。可以使用以下策略：

粗加工策略 (HSR):

HM 粗加工
轮廓粗加工
平行粗加工
薄壁粗加工
二次粗加工

精加工策略 (HSM):

恒定 Z 加工
混合恒定 Z
螺旋加工
水平面加工
直线加工
径向加工
螺旋加工
仿形加工
偏置切削
边界加工
残料加工
轮廓残料加工
3D 恒定步距
笔式铣削
平行笔式铣削
3D 角落偏置
结构零件加工

组合策略：

恒定 Z 与水平面加工
恒定 Z 与直线加工
恒定 Z 与 3D 恒定步距加工
恒定 Z 与 3D 角落偏置加工

HM 粗加工

HM 粗加工策略通过控制刀具运动使其保持在零件上，遵循先前的切削路径而不是快速进给到新位置，从而大幅减少了快速运动。其他刀具路径优化功能包括仅自动加工平坦区域的能力，而不是添加额外的 Z 高度来清理平面区域。粗加工算法还允许使用较大步距 (大于 50%)，其中偏置算法通过添加平滑过渡角点来清理任何剩余区域，从而确保加工区域的完全覆盖。

HM 粗加工策略可以轻松修改以在不同模式下工作：型腔、模芯和混合螺旋路径。这些模式提供了加工零件的不同方法。

轮廓粗加工

使用轮廓粗加工策略，SolidCAM 会为在由指定切深定义的 Z 高度生成的一组截面，生成型腔式刀具路径。

平行粗加工

使用平行粗加工策略，SolidCAM 会为在由指定切深定义的 Z 高度生成的一组截面，生成直线栅格路径。平行粗加工通常用于较旧的机床或较软的材料，因为刀具路径主要由直线组成。

薄壁粗加工

薄壁粗加工是一种旨在加工非常薄壁的策略。这些壁由特殊材料 (钛、石墨) 制成，因此传统的加工方法可能很困难且存在风险。该策略结合了新的粗加工和精加工刀具路径，从而创建了独特的刀具路径，以保持零件的最高刚性。

二次粗加工

二次粗加工策略确定在先前的加工操作之后材料仍未加工的区域 (材料的残料)，并为这些区域的加工生成刀具路径。刀具路径以轮廓粗加工方式生成。二次粗加工操作使用的刀具直径比先前的粗加工操作中使用的刀具直径更小。

下图说明了使用 Ø20 立铣刀执行的平行粗加工刀具路径；平行粗加工后，使用 Ø10 立铣刀执行二次粗加工操作。刀具路径以平行粗加工方式生成。

恒定 Z 加工

与轮廓粗加工类似，恒定 Z 刀具路径是为在由切深参数确定的不同 Z 高度创建的一组截面生成的，生成的截面以轮廓方式加工。恒定 Z 策略通常用于倾斜角度在 30° 至 90° 之间的陡峭模型区域的半精加工和精加工。由于路径之间的距离是沿坐标系的 Z-axis 测量的。因此在浅滩区域 (具有较小的表面倾角) 中，恒定 Z 策略的效果较差。

上图说明了恒定 Z 精加工。请注意，路径在陡峭的区域中密集分布。在模型面的浅滩处，路径间距变宽，导致加工无效。因此，加工时应受到表面倾角的限制，避免浅滩区域加工。这些区域可以稍后使用不同的 SolidCAM HSM 策略执行加工，例如 3D 恒定步距。

混合恒定 Z

混合恒定 Z 是一种精加工策略，它将传统恒定 Z 操作的所有优点与 3D 型腔惯例相结合，只要连续路径之间的浅滩区域允许插入额外的路径，它就会与主策略交互。这种方法可以在整个零件上实现最佳精加工。

螺旋加工

使用螺旋策略，SolidCAM 可以生成位于不同 Z 高度的 3D 模型几何的多个封闭轮廓截面，与恒定 Z 策略类似。然后，这些截面以连续下降的斜向连接，以生成螺旋加工刀具路径。使用螺旋加工策略生成的刀具路径由 2 个主要参数控制：切深和最大斜向角度。

水平面加工

使用水平面加工策略，SolidCAM 可以识别模型中的所有平坦区域，并生成用于加工这些区域的刀具路径。

水平面加工策略直接在确定的水平面 (与当前坐标系的 XY 平面平行) 处生成型腔式 (多个等距轮廓) 刀具路径。每 2 个相邻路径之间的距离由偏置参数确定。

直线加工

直线加工生成由一组以设定角度的平行路径组成的刀具路径，路径之间的距离由步距参数定义。

使用直线加工策略，SolidCAM 生成路径的直线样式，其中每个路径都定向在由角度值定义的方向上。直线加工策略在浅滩 (接近水平) 表面或沿路径方向倾斜的较陡表面上最有效。沿栅格路径的每个点的 Z 高度与三角曲面的 Z 高度相同，并根据应用的偏置和刀具定义进行调整。

在上图中，路径沿 X-axis 定向。路径均匀分布在浅滩面和沿路径方向倾斜的面上。侧面上的路径间距很宽；交叉直线加工可用于精加工这些区域。

径向加工

径向加工策略使你生成围绕中心点旋转的径向路径图样。

径向加工策略在包含浅滩曲面的区域和由旋转体形成的模型区域上最有效，因为路径沿 XY 平面 (步距) 间隔，而不是沿 Z 平面 (切深) 间隔。沿径向路径的每个点的 Z 高度与三角曲面的 Z 高度相同，并根据应用的偏置和刀具定义进行了调整。

螺旋加工

螺旋加工策略使你在模型上生成 3D 螺旋刀具路径。螺旋加工策略在由旋转体形成的模型区域上最有效。通过在模型上投影平面螺旋 (位于当前坐标系的 XY 平面中) 生成刀具路径。

仿形加工

仿形加工路径以接近平行的方式在模型面上生成，与直线加工类似；每个路径都会重复前一路径的形状，并呈现下一路径的某些特征，因此路径仿形或从补片的一侧到另一侧，逐渐改变形状。

补片的形状和方向由 2 个驱动边界曲线定义。

偏置切削

偏置切削策略是仿形加工策略的一个特例，使用单个驱动曲线生成刀具路径。刀具路径在驱动曲线和虚拟偏置曲线之间生成，虚拟偏置曲线在驱动曲线的指定偏置处生成。

边界加工

边界加工策略使你通过将定义的驱动边界投影到模型几何上来创建刀具路径。加工深度是通过侧壁偏置参数相对于模型曲面定义的。使用边界加工策略生成的刀具路径可用于在模型面上进行雕刻或沿模型边缘进行倒角加工。

残料加工

残料加工通过刀具路径确定加工后剩余材料的模型区域，并生成一组路径来加工这些区域。笔式铣削竖直角落会导致刀具的容屑槽和半径与材料完全接触，从而产生不利的切削条件。残料加工从上到下选取角落，从而获得更好的加工技术。陡峭和浅滩区域均在单个刀具路径中加工，并采用不同的残料加工策略。

轮廓残料加工

轮廓残料加工可以使用任意刀具组合来移除残料。它计算执行刀具路径后剩余材料的几何平坦区域，并生成一组轮廓路径 (与轮廓粗加工操作型腔式刀具路径中生成的路径类似) 以移除剩余材料。

3D 恒定步距加工

3D 恒定步距加工可以在 CAM-零件表面上生成 3D 刀具路径。刀具路径的路径位于彼此之间的恒定距离处，沿着模型的表面测量。这是一种理想的策略，在残料加工生成的边界上，或者在你想要确保沿模型面的路径之间距离恒定的任何情况下使用。

在驱动边界的封闭轮廓上执行恒定表面步距。SolidCAM 从此边界创建向内偏置。

笔式铣削

笔式铣削策略沿着较小半径的内角和圆角创建刀具路径，移除先前加工中未达到的材料。在精加工角落中使用笔式铣削策略，否则可能会留下先前加工操作留下的尖角痕迹。在加工圆角半径等于或小于刀具半径的角落很有效。

平行笔式铣削

平行笔式铣削是笔式铣削策略和 3D 恒定步距策略的组合。在第 1 阶段，SolidCAM 生成笔式铣削刀具路径。然后，生成的笔式铣削路径在创建 3D 恒定步距路径中使用；这些路径被生成为笔式铣削路径 2 侧的多个偏置。换言之，平行笔式铣削策略使用笔式铣削路径作为驱动曲线来定义路径的形状，从而执行 3D 恒定步距加工。

当先前的切削刀具无法按照尺寸加工所有内角半径时，平行笔式铣削策略非常有效。生成的多个路径将从外向内加工到角落，从而产生良好的表面光洁度。

3D 角落偏置

3D 角落偏置策略与平行笔式铣削策略类似，也是笔式铣削策略和 3D 恒定步距策略的组合。SolidCAM 生成笔式铣削路径，并将其在 3D 恒定步距路径中使用；这些路径是作为笔式铣削路径的偏置生成。与平行笔式铣削策略相反，偏置的数量不由用户定义，而是自动确定，即边界内的所有模型都将被加工。

结构零件加工

结构零件加工策略专为结构零件的高速精加工而设计。其中包括恒定 Z 和 3D 恒定步距策略技术，通过将这 2 种策略集成到结构零件加工的一个智能功能中。与组合恒定 Z 与 3D 恒定步距策略的区别如下：在组合策略中，后续策略依次执行。

在结构零件加工策略中，根据沿 Z-axis 的侧壁和平坦面的次序一致地执行加工。

组合策略

SolidCAM 可以在单个 HSM 操作中组合 2 种加工策略：恒定 Z 与水平面、直线、3D 恒定步距或 3D 角落偏置加工。2 种组合加工策略共享几何、刀具和限制边界数据。为每个策略分别定义了路径计算和连接的工艺参数。

自定义菜单

SolidCAM 允许你查看 HSR/HSM 中最常见的操作。点击自定义菜单时，你可以通过选择零件加工所需的工艺来简化用户界面。只有选定的选项才会显示在工艺列表中。

3. 练习

与本书一起提供的练习包含各种 CAM-零件，说明了 SolidCAM 3D HSR/HSM 模块的使用。Examples #1–#3 说明了特定 HSR 策略的用法；Examples #4–#13 说明了特定 HSM 策略的用法；Examples #14–#19 说明了如何使用 HSR 和 HSM 策略，彻底完成一个零件。

Example #1: