解压制造扩展 - 为什么是陡峭和浅薄？

什么是制造扩展？

在深入探讨使“陡峭和浅滩”不仅仅是针对懒惰机械师的万能刀具路径的细节之前，我想快速介绍一下 Fusion 360 Manufacturing Extension 的真正含义。制造扩展为我们这些需要它的人增加了更深层次的功能。它目前包括对增材制造、孔识别、表面检测和几何探测以及陡峭和浅滩的访问。基本上，钻孔自动化、过程检测和稳健的精加工策略。您可以直接在 Fusion 360 中启用（即订阅）制造扩展。在此处阅读有关制造扩展的更多信息。

如果您订阅制造扩展，使用这些策略进行大量操作，然后决定不重新订阅，您仍然可以查看和发布您所做的操作。您只是无法编辑它们。制造扩展的目标是让您灵活地仅在需要时访问您需要的功能。没有高昂的前期成本，没有下载，没有额外的序列号或加密狗。这样一来，对于那些并不总是需要这种更深入、更复杂功能的人来说，Fusion 360 的基本价格保持在较低水平，同时还能让我们继续开展业务——并让您可以选择发布旧程序。

好的，很酷。什么是陡峭和浅滩？

陡峭和浅滩是制造扩展中包含的 3D 精加工刀具路径。在较高水平上，它可以在单个刀具路径中加工具有复杂表面几何形状的完整零件。它具有用于单个操作中包含的零件的陡峭和浅滩区域的专用参数。我猜它是怎么得名的应该很清楚了！

仅从这个高级视图来看，包括制造扩展中的陡峭和浅滩并没有多大意义。看起来结合扇贝和轮廓策略会导致相同的结果，对吧？我一开始就是这么想的。但是，正如蒂姆保罗喜欢说的，魔鬼在细节中。还有哇，Steep and Shallow 有很多细节吗！

为了仔细观察，我在旧金山技术中心 9 号码头的 Haas VF2SS 上加工了 4 个相同的零件。我将比较一些小细节，看看 Steep and Shallow 是否真的值得使用。

阈值角度和重叠距离

让我们从陡峭和浅滩标签的顶部开始。阈值角度参数可以轻松确保陡峭和浅滩策略覆盖零件的适当区域。这是策略从陡峭变为浅滩的“截止角”。所以，如果我进入 30 度，任何更浅的地方都会应用浅传策略。任何更陡峭的都将应用陡峭的通行证策略。重叠距离参数指定了混合策略的距离，以减少最终产品中任何接缝的出现。

如果您使用扇形或平行和轮廓的组合，您仍然可以通过使用大多数 3D 精加工策略中可用的坡度限制来获得覆盖大部分零件的刀具路径。 0 度是平的，90 度是垂直的，相对于 Z 轴。因此，要获得与 45 度阈值角相同的结果，您将在扇形或平行线中使用 0 度到 45 度的坡度限制，在等高线中使用 45 到 90 度的限制。但是，这不考虑任何重叠。

重叠距离真的很重要吗？

现在，根据您询问的对象以及您正在制作的零件类型，重叠的重要性会有所不同。有人说这不是必需的，只会浪费宝贵的周期时间。有人说非常有必要混合过渡表面以获得均匀的表面光洁度。这里重要的是，Steep and Shallow 有一个实际参数，您可以使用它来精确控制重叠距离。如果确实需要重叠，一个好的起始值是将重叠距离设置为步距的 2 倍，然后从那里进行调整。

为了使单独的策略重叠，您需要确保斜坡包含重叠。在本例中，我将 Scallop 最大角度设置为 45.5 度，将 Contour 最小角度设置为 44.5 度。因此，刀具路径应略微重叠约 1 度。但是，我不知道线性距离是什么。陡峭和浅滩的优势在于我确切地知道它们会重叠多少，而对于单独的策略，它有点像猜测和检查游戏。

劫持陡峭与浅滩

现在，陡峭和浅滩的阈值角度允许一些重要的事情。通过将阈值角度分别设置为 0.1 度或 89.9 度，您基本上可以强制它覆盖陡峭或浅滩的整个零件。将此与坡度限制相结合，您可以使用“陡峭”和“浅滩”来创建优化的扇形、平行、轮廓或斜坡刀具路径。这对于那些使用 5 轴机床的人来说尤其有用，他们可以使用刀具方向来倾斜刀具，以便在保持相同切削运动的同时切断刀尖。或者，您可以根据我即将介绍的好处将 Steep and Shallow 变成更好的 Scallop 或 Parallel 版本。

扇贝的连续通过

向下移动对话框，在 Scallop 特定的浅通道部分中有几个选项。在这种情况下，对于这部分几何，扇贝比平行更有意义，所以我将重点关注它。连续复选框使扇贝变为连续螺旋，而不是需要过渡移动的不同偏移通道。这有助于减少零件上的痕迹，因为工具始终与材料啮合。持续啮合可减少工具偏斜的变化，从而导致在开始啮合时工具偏斜或脱离时变直的零件上留下痕迹。

连续通过还有助于机器更平稳地移动。通常，为刀具定义并由操作继承的导入/导出移动和切削移动会有不同的进给率。有很多因素会影响最佳的机器运动，这些因素超出了本博客的范围，但保持恒定的进给率肯定会有所帮助。这意味着机器不需要经常加速和减速，这会使工具偏斜问题更加严重。

在 Fusion 360 的扇贝刀具路径中当前无法创建连续通道。因此，虽然您可以使用陡峭和浅滩来创建改进的扇贝，但您无法使用基本扇贝复制此效果。

扇贝的平滑偏移

接下来，有两个选项可以帮助平滑机器运动，同时减少表面光洁度的变化。

随着走刀继续向零件中心偏移，扇贝刀具路径有“塌陷”的趋势。这可能会导致刀具路径出现尖角。这些尖角意味着工具和机器必须基本上转动一角，从而导致至少一个行进轴的高加速度和减速度。就像我上面提到的，这会导致工具偏斜问题，从而导致零件上留下痕迹。为了解决这个问题，Steep and Shallow 提供了一个平滑偏移选项，可以将这些尖角修圆以帮助平滑机器运动。

不幸的是，即使是平滑偏移也不是灵丹妙药。内角仍然存在一个问题：每个内角之间的距离大于编程的步距。这会导致沿内角的尖角更高。幸运的是，Steep and Shallow 还有另一种选择来解决这个问题！ Remove Cusps at Junctions 在距离大于步距的内角处添加一个通道，有助于平滑该高尖端并产生更均匀的表面光洁度。

同样，这些选项仅在 Steep and Shallow 中提供，因此虽然您可以使用 Steep and Shallow 通过这些选项创建 Scallop，但您无法使用标准 Scallop 刀具路径复制它。

均匀间隔平滑

我绝对把最好的留到最后，这是陡峭和浅滩中可用的新平滑选项。拟合直线和圆弧基本上完成了 Fusion 360 其余部分中的平滑选项所做的 - 近似直线和圆弧以减少刀具路径中的总点数。蒂姆在这里做了更详细的解释。此选项非常适合旧机器，因为点太多会导致数据匮乏。数据匮乏意味着机床停止并等待下一行代码处理。这可能导致机器运动不稳定和有问题。虽然大而复杂的刀具路径可能会导致处理能力较低的旧控件出现问题，但使用现代处理器的新控件不太可能遇到此问题。

对于较新的机器，处理数据不再是问题。现在，添加实际上更有益 点以保持点之间的距离尽可能均匀。这使刀具路径点更靠近原始表面，保持更严格的整体公差，并平滑点之间的机器运动。我尝试了所有三个平滑选项，部分结果如下。不幸的是，通过照片显示的结果不如他们亲自看到的那样好。但是，表面质量显然有了显着改善。您甚至可以看到刀具路径中不规则的点分布如何直接导致成品零件出现刻面或不一致。

这一切是什么意思？

那么，你应该使用陡峭和浅滩吗？我认为结论，正如通常的结论一样，是没有完美的答案。从技术角度来看，它提供了通过组合其他刀具路径根本无法获得的功能。在考虑您的机器将如何移动以及由此产生的表面光洁度时，连续走刀、平滑偏移和均匀间隔的点都具有明显的优势。因此，如果您加工的零件表面公差很小，需要大量的手工精加工，那么这些改进可能非常值得探索。如果您在加工后进行喷砂处理，那么使用 Scallop 和 Contour 的刀具路径模板可能就足够了。

从商业角度来看，Steep and Shallow 确实需要额外的成本。减少下游整理操作可能足以单独抵消订阅成本。此外，Manufacturing Extension 还附带其他功能 - 请继续关注，以类似的方式了解过程检测功能如何显着提高过程可靠性。

就我个人而言，我认为制造扩展最好的部分是您不必像过去那样“选择”购买哪些模块或软件层的方式。如果您尝试并认为它不适合您的流程，请不要续订！此外，您仍然可以访问您创建的任何刀具路径。

如果您决定试一试制造扩展，请告诉我们进展如何！在社交媒体 (@adskFusion360) 上标记我们，在此处发表评论，或者更好地在 Fusion 360 制造论坛上创建帖子。