加工基础：掌握刀具路径实现精密 CNC

我们创建“加工基础”系列，帮助您复习 CAM 知识，无论您在机床车间工作还是刚入门。伯明翰技术中心的内部机加工师主持每期节目，详细讲解工具/工艺。上期介绍了后处理器。本期介绍刀具路径，您将深入了解从 2D 到 5 轴的各种刀具路径类型，以及如何用 Fusion 360 编程它们。

您可能听说过刀具路径按 2D、3D 和全 5 轴联动来分类。但这些术语是什么意思？本文将详细解释，以及如何在 Fusion 360 内编程这些刀具路径。

什么是 2D 刀具路径？

最基础的刀具路径类型是 2D。顾名思义，2D 刀具路径切削时仅在两个维度、即机床的两个轴移动。通常是 X 和 Y 轴。观看上方视频中的机床，可看到 2D 刀具路径实况。可见刀具确实在 Z 轴下降，但实际切削通道开始时，刀具仅在平坦的 XY 平面移动。

什么是 2.5D 刀具路径？

2D 刀具路径的下一步是 2.5D 刀具路径。2.5D 刀具路径是我们获取一个 2D 通道并添加多个深度。之所以称为 2.5D 而非 3D，是因为刀具仍仅在两个轴移动。我们有一个 2D 通道，刀具在 Z 轴上下阶梯移动，然后重复相同的 2D 路径。

什么是 3D 刀具路径？

下一种刀具路径类型是 3D 刀具路径。这次我们在切削材料时让 X、Y、Z 三个轴同时移动。现在可创建更复杂几何体，如曲面。上方视频可见斜坡刀具创建圆角时的 3D 刀具路径实况。刀具在 X、Y 方向移动同时持续在 Z 轴下降。

此时我们已使用三个线性轴。下一步引入旋转轴。这仅取决于您机床的可用设置。一些机床仅有三个线性轴，意味着 3 轴以上刀具路径不可能。一些机床有一个额外旋转轴，其他如上方视频使用的机床有两个额外旋转轴。更多信息请观看加工基础铣床视频。

什么是 5 轴刀具路径？

因我的机床有两个旋转轴，我可超越 3 轴刀具路径。一种选择是 4 轴刀具路径，使用三个线性轴引入一个旋转轴。此选项给我更大访问零件区域的能力，因为我可相对刀具旋转零件。下一阶段是 5 轴刀具路径，使用三个线性轴和两个旋转轴。此选项给予更大访问能力，因为我可用旋转轴组合访问更多区域。我也可控制刀具接触零件的角度，意味着能影响表面光洁度质量。

什么是 3+2 刀具路径？

您可能听过的另一个术语是 3+2 刀具路径。您可能想知道为何这不等同于 5 轴刀具路径。主要区别在于切削零件时有多少轴可移动。5 轴刀具路径中，零件被切削时所有五轴可移动。但 3+2 刀具路径中，您用旋转轴在远离材料时重新定位零件相对刀具。一旦旋转轴重新定位零件，刀具路径像其他 2D 或 3D 刀具路径一样运行。

视频中可见 3+2 刀具路径实例。您会注意到标准 2D 刀具路径切削零件。刀具退出，旋转轴重新定位零件，然后刀具回落到零件上以 3 轴加工。在刀具路径上使用旋转轴定位和刀具路径本质使其成为 3+2 刀具路径。

将此知识带入 Fusion 360

现在我们理解不同刀具路径类型，让我们看看 Fusion 360 内部如何编程它们。Fusion 360 将铣削刀具路径策略分为 2D、3D 和多轴。这里可见应用的 2D 轮廓路径，仅在 X 和 Y 方向发生。编辑它可添加多深度并转换为 2.5D 刀具路径。

从我的 3D 策略列表，我有斜坡刀具路径，运行时在 X、Y、Z 轴同时移动。移至多轴选项，我有旋转刀具路径，这是使用一个旋转轴的 4 轴刀具路径。我还有铣削，这是全 5 轴联动路径。您记得我们也讨论了 3+2 刀具路径，即使用旋转轴但仅用于定位。使用刀具朝向，我可将任何刀具路径从其 2 或 3 轴版本转为 3+2 刀具路径。我需在几何选项卡中开启此选项，通过从卡片设置新轴方向。然后编程刀具路径的其他一切相同。