机明帮助手册 v26.6.5.0
本节部分细节仍在校订中。

SWARF 精加工

SWARF 精加工策略(俗称「靠壁加工」)使用刀具侧刃(而非端刃)沿可展曲面进行切削,令刀具整个切削刃长度在一次走刀中完整接触曲面。由于刀具轴向与曲面母线方向对齐,可以在很短的时间内以良好的表面质量加工出高侧壁。

它的工作原理是:以选定曲面(或曲面组)为驱动,让刀具的轴线时刻保持与曲面当前位置的母线方向一致,刀侧贴着曲面"扫"过去。这样侧壁是用刀刃整条线一次成型,而不是像等高精加工那样一圈一圈分层堆出来的,因此既快、表面接刀痕又少。也正因为刀轴要随母线方向连续摆动,本策略只适用于母线规则、能够展平的直纹曲面。

SWARF精加工参数界面

界面位置

模料刀路参数面板 ▸ 加工策略 选项卡 ▸ 选择 SWARF 精加工

用途 / 适用场景

  • 模具型腔的陡峭侧壁、分型面附近的竖直壁或斜壁,需要用刀具侧刃一次走刀清干净。
  • 零件侧壁为可展直纹曲面(纹线平行或近似平行),且要求表面质量高、留余量一致的场合。
  • 替代多刀等高精加工,减少刀路条数和加工时间。

本策略对曲面的可展性有要求。界面提供「预览」,可在正式计算前先生成预览刀路查看效果,确认无误后再正式计算。

参数详解

驱动曲线分组

参数 说明 取值/默认 备注
曲面侧 选择刀具在曲面的哪一侧进行切削 内 / 外,默认 内:刀具靠曲面内侧;外:刀具靠曲面外侧。界面用颜色区分:蓝色面为曲面外侧,褐色面为曲面内侧。选错会导致过切或空刀
切削方向 铣削方式 顺铣 / 逆铣 / 任意,无默认 顺铣:刀具在加工边缘左侧;逆铣:刀具在加工边缘右侧;任意:混合使用以减少抬刀
径向偏移 刀具与曲面之间的间隙(余量外额外留量) 数值,默认 0 正值使刀具远离曲面;用于留精加工余量
最小展开距离 刀具从一条母线过渡到下一条母线时允许的最小距离 数值,无默认 过渡区太短会导致过切,系统会自动加大到安全值
在平面末端展开 仅在曲面平坦末端发生母线过渡,而非全程过渡 勾选/不勾,无默认 勾选可减少不必要的刀轴偏摆
反转轴 将刀轴方向旋转 180° 勾选/不勾,默认不勾 当刀路方向与预期相反时启用
曲面连接公差 曲面间隙大于加工公差时用于保持刀路连续的额外公差 数值,无默认 值偏大可在相邻曲面间隙处生成连续刀路,避免断路

关于「最小展开距离」与母线过渡:当刀路从一个曲面移到相邻曲面时,两段曲面的母线方向往往不一致,而刀具又要让自身始终对齐母线,因此需要一段过渡距离让刀轴从旧母线方向平滑转到新母线方向。这段距离即"最小展开距离",它沿曲面边缘测量(取展开开始前刀具最近点与曲面对侧之间的最小移动量)。距离设得太短,刀轴会在过渡区急转,容易过切并引起振动;若设定值会引起过切,系统会自动把它增大到安全值。

判断曲面侧时可借助界面配色:蓝色为外侧、褐色为内侧。若想切换观察同一张曲面的内外侧,选中该曲面后右键选择「反向选择」即可让内外侧显示对调,确认刀具实际贴在想要的一侧。

关于「曲面连接公差」:默认情况下曲面之间能否视为连通是由加工公差判定的。若相邻曲面之间存在间隙且间隙大于加工公差,系统会把它们当作断开,从而生成两段彼此独立的刀路(中间抬刀)。把"曲面连接公差"设得比间隙大,就能让系统把这些曲面视为连通,生成一条跨越间隙的连续刀路,减少不必要的抬刀。该参数填 0 表示自动(由系统按曲面边缘允许的最大间隙自行判定)。

下限分组

参数 说明 取值/默认 备注
底部位置 确定刀路最低点的参考方式 自动 / 顶部 / 底部 / 用户坐标系,无默认 自动:以零件曲面为准,曲面下方无底面则不生成刀路;顶部/底部:以对应参考线高度为准;用户坐标系:以指定坐标系高度为准
底部工作坐标系 仅在底部位置选"用户坐标系"时生效,指定定义下限的坐标系 从项目坐标系列表中选择 选"用户坐标系"时可用,其余时置灰
轴向偏移 在"底部位置"基础上沿刀轴方向的附加偏移量 数值,无默认 正值抬高底部;负值压低底部

"底部位置"选"自动"时,下方的"轴向偏移"以及整组"避免过切"参数(避免过切策略、上限类型、上限值等)会自动隐藏;选"顶部""底部""用户坐标系"时这些参数才显示,其中"底部工作坐标系"仅在选"用户坐标系"时可填。

避免过切分组

参数 说明 取值/默认 备注
避免过切(策略) 其他曲面遮挡时的处理方式 提起 / 跟踪,无默认 提起:无法到达最低位置时删除该段刀路;跟踪:将刀路沿轴向上抬,直到可以加工为止
上限类型 "跟踪"策略生效时刀路最高可升到的位置参考 无 / 顶部 / 底部 / 用户坐标系,无默认 选"无"时置灰上限值;选"用户坐标系"时可选坐标系
上限偏移量 上限基准之上的附加距离 数值,无默认 上限类型选"无"时不可用
上限工作坐标系 仅上限类型选"用户坐标系"时可用 从项目坐标系列表中选择 其余时置灰
过切公差 刀路检测到过切后可沿曲面法线移动的最大距离 数值,无默认 超过此值时改为轴向提刀;该容差值不会出现在"提起"策略的刀路上

避免过切策略选"提起"时,"上限类型"和"上限值"会自动置灰不可填(提起策略本身不需要上限);选"跟踪"时才解锁"上限类型",并按上限类型的取值进一步决定是否启用"上限工作坐标系"。

两种策略的区别在于遇到其他曲面遮挡时刀路如何避让:

  • 提起——刀路尽量在最低位置加工,一旦该处无法加工就直接删除这一段刀路,因此可能在被遮挡处留下未加工区域。
  • 跟踪——刀路同样尽量在最低位置加工,但遇到无法加工的位置时不删除,而是把这段刀路抬高(抬升幅度尽可能小),直到能加工为止;"上限"就是允许抬到的最高位置,不设上限则视为无限高。

补充一点动作方向上的差别:为避免过切而让刀路升高时,刀具是沿刀轴方向移动的;而"过切公差"范围内的微量避让,刀具是沿曲面法线方向移动来寻找安全位置的。理解这一点有助于判断为什么有些区域会沿壁面退让、有些会整体抬刀。

关于「上限」与配套「上限偏移量」的方向:上限基准选不同位置时,偏移量允许的取值范围不同——上限基准选「底部」时,刀路只能从底部位置向上偏置,偏移量只能填正值(不能为负);上限基准选「顶部」时,刀路从顶部位置起算,偏移量既可正也可为负(负值即相对顶部下压)。实际可据零件高度灵活调整。

「避免过切」是一个带勾选的分组标题:取消勾选时,其下的参数会一并收起隐藏。机明这类带勾选的分组都是「勾选展开、取消收起」的效果。

多重切削分组

参数 说明 取值/默认 备注
多重切削模式 是否生成多条沿刀轴偏置的平行刀路 关 / 偏置向下 / 偏置向上 / 合并,无默认 关:单条刀路;偏置向下:以顶部驱动曲线为基准向下叠加;偏置向上:以底部驱动曲线为基准向上叠加;合并:合并上、下两端驱动曲线向中间叠加。偏置向下、偏置向上最常用;合并不建议三轴使用
排列方式 多重切削路径的排列顺序 范围 / 层,无默认 机明界面的两个选项即"范围"和"层";范围:先完成一个型腔/凸台后再切下一个;层:先完成一整层后再切下一层
最大下切步距 相邻刀路之间的最大间距 数值,无默认 多重切削模式选"关"时置灰
最大切削次数 可选启用,限制生成刀路的最大条数 勾选+整数,不勾 多重切削模式选"关"时置灰

多重切削是在单条 SWARF 轮廓的基础上,沿刀轴方向再叠出若干条平行刀路,常用于侧壁分多刀切到深处或留半精/精加工层。四种模式的差别是叠加的起点和方向不同:"关"只走一条轮廓刀路;"偏置向下"以顶部轮廓为基准向下逐条偏置;"偏置向上"以底部轮廓为基准向上逐条偏置;"合并"则同时从顶、底两端向中间偏置并相互合并。"排列方式"决定多条刀路的走刀顺序:选"范围"会先把一个区域(如一个型腔或凸台)整体加工完再换下一个区域(即区域优先于层);选"层"则先把同一层全部加工完再下一层(即层优先于区域)。

其他参数

参数 说明 取值/默认 备注
拐角半径 在路径拐角处插入光滑圆弧,减少突然方向变化 勾选+数值,默认不勾 勾选后可选 2D 或 3D 拐角样式
拐角样式 拐角半径的计算方式 2D / 3D,无默认 仅拐角半径启用时生效;2D 在平面内插弧,3D 在空间中插弧
预览 在界面中生成并显示快速预览刀路(不入库) 勾选/不勾 用于快速检查刀路走向;正式计算前建议先预览

「拐角半径」的作用是在刀路所有内角处插入圆弧,让刀具不要在拐角处突然改变方向。这在高速加工时尤为关键——拐角越尖、方向突变越剧烈,机床就越要减速、刀具受力越大,圆角过渡能让机床更平顺地通过拐角,保护刀具、保持表面质量。

操作演示

官方演示给出的一条 SWARF 精加工典型流程如下,可作为参数搭配的参考:

  1. 新建一条 SWARF 精加工策略。
  2. 选取需要加工的曲面(即作为驱动的可展侧壁曲面)。
  3. 曲面侧选择「外」(刀具贴曲面外侧,界面中蓝色面一侧)。如需确认刀具贴的是哪一侧,可选中曲面右键「反向选择」对调内外侧显示再核对。
  4. 切削方向选择「任意」(顺铣、逆铣混合,减少抬刀)。
  5. 避免过切策略选择「跟踪」(遇遮挡不删刀路,而是沿刀轴尽量小幅抬高到无过切位置)。
  6. 上限选择「顶部」(用顶部位置限制刀路可抬到的最高高度;配套偏移量此时可正可负)。
  7. 多重切削方式选择「偏置向上」(以底部驱动曲线为基准向上叠出多条平行刀路)。
  8. 点击「计算」生成刀路。正式计算前也可先勾选「预览」快速查看刀路走向。

提示与常见坑

  • SWARF 切削要求曲面为可展直纹曲面。加工前最好在侧视图观察曲面边缘,若顶底边在各点均平行且无阴影边则大体可展。正式计算前可先用界面的「预览」生成预览刀路确认效果。
  • "底部位置"选"自动"时,若待加工曲面下方没有其他曲面支撑,该区域不会生成刀路,可能造成底部遗漏。改选"底部"并设定轴向偏移可强制覆盖。
  • "避免过切"选"跟踪"时,若上限设置不当(数值过大),刀路可能抬到不希望到达的高度,要结合实际零件谨慎设置上限。
  • 多重切削"合并"模式从顶、底两端向中间叠刀,中间刀路的切削量最大、对刀具刚性要求高;三轴加工不建议使用"合并",优先用"偏置向下"或"偏置向上"(这两种最常用),需要时再验证"合并"。
  • "最小展开距离"太小会导致相邻曲面间刀轴剧烈变化,伴随振动和表面波纹。系统会自动增大到安全值,但若增大后仍有问题,可手动适当增大。
  • 对于曲面间有微小间隙的场合,适当增大"曲面连接公差"可让刀路跨越间隙保持连续,避免断路抬刀。

相关功能