高速加工技术是当今机械制造业中迅速发展的高新技术，广泛的应用到模具制造中，能极大地提高模具加工效率和质量。从高速加工的特点出发，论述了Cimatron 软件的一般编程过程，分析了该软件的高速加工功能及走刀策略，归纳了型腔模数控加工的常用方法。
模具作为新产品生产的关键工装，其设计与生产日益成为新产品开发周期的决定因素。随着数控加工设备与高性能加工刀具技术发展的日益成熟，高速加工技术应用到模具制造中，能极大地提高模具加工速度，减少加工工序，缩短甚至消除了钳工修复工作，从而大大地缩短了模具的生产周期。高速加工有着不同于传统加工的特殊的加工工艺要求，而数控加工的数控指令包含了所有的工艺过程，故应用于高速加工的数控自动编程系统———CAM 系统必须能够满足相应的特殊要求：(a)CAM 系统应具有很高的计算编程速度；(b)全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查；(c)提供符合高速加工要求的丰富的加工策略；(d)进给率优化处理功能。
Cimatron 是一套面式模具制造业的优秀CAD/CAM 软件，不仅提供了完整的造型设计、制图、分析及加工编程功能，而且对型腔模具的整个制造过程，可提供一个理想的解决方案，尤其是其应用了原创的基于知识的加工、自动化NC 和基于毛坯残留知识三大技术为基础的智能NC，使其成为当今最为理想的型腔模高速编程软件之一。以下结合Cimatron 在实际加工中的应用，介绍其编程过程及对型腔模高速加工方法和策略。
1 Cimatron 加工编程过程
- 建立模型
- 建立加工坐标系
- 刀具设定
- 工步编辑
- 后置处理
- 可以直接通过Cimatron 进行产品的造型，也可以用其它的CAD 软件通过IGES 标准格式转换。
- 成为Cimatron 的模型格式。具体的操作过程是：在Cimatron 的DataInteface 模块中选择application———IGES———read，在input 栏中选择igs 文件，按下Execute 即完成零件模型格式的转换。
- 进入Cimatron 环境，打开零件模型，选择NC加工菜单，系统提示选择一个加工坐标系，如果不存在就要建立一个加工坐标系。Cimatron 提供4种方法建立加工坐标系，通常采用三点定位的方式。建立加工坐标系一定要以合理的零件装夹方式、方便测量为原则。一般取零件上表面的中心点为加工坐标系的原点。
- 在Cimatron 中刀具定义非常灵活，选择了一个加工过程，系统会自动判断刀具库中有没有符合要求的刀具，如果有系统就默认使用上一次用过的刀具；如果没有系统就自动显示刀具定义菜单，要求定义刀具参数。
- 在工步编辑过程中，要求确定哪些特征能在一次装夹中完成，并安排加工顺序及使用的刀具，最后确定使用何种加工方式来分别完成这些工步。选择了一种加工方式，需要定义加工对象、加工范围以及加工参数(如转速、进给量、每层的切削量、加工余量、进刀方式和安全平面等)。
- 每一工步各种参数定义完后，由软件完成刀具运动轨迹的计算，并可进行加工仿真。当轨迹不理想时，可重新修改参数并进行计算。在某些情况下，直接对轨迹进行编程也能取得良好效果。
- 所有工步的刀具轨迹生成后，通过专用的后置处理程序，转为加工G 代码。
- 进入Cimatron 环境，打开零件模型，选择NC加工菜单，系统提示选择一个加工坐标系，如果不存在就要建立一个加工坐标系。Cimatron 提供4种方法建立加工坐标系，通常采用三点定位的方式。建立加工坐标系一定要以合理的零件装夹方式、方便测量为原则。一般取零件上表面的中心点为加工坐标系的原点。
2 Cimatron 高速加工模块剖析及走刀策略
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图1 螺旋走刀(Spiral cut)
- 轮廓的螺旋线加工。螺旋式加工是沿着封闭的轮廓向下做螺旋切削，中间没有进退刀，切削过程持续恒定。从工序模式管理表单击CREATE-MILL-USR 单击右键后，点击NC 文件夹中的helicprf. dll，定义参数可产生螺旋刀路(图1)。
- 摆线轮廓加工。当选择Profile(轮廓)加工在工艺参数界面内会推荐选用TROCHOID 高速走刀。选用这种方式的优点是：能确保机床以最具挑战性的工艺参数去除毛坯材料，从而提高机床的切削效率。它适用于高硬材料(HRC50 以上)的窄槽和型腔加工(如图2)。
图2 摆线走刀(Trochoidai movement)
图3 内部圆弧过渡移刀(Inwards tangengial link)
图4 环间过渡移刀(Arc fit rapid moves)
图5 层间NURBS过渡移到(Connect layer with nurbs) - 独特移刀策略的曲面型腔加工。工序模式选择曲面型腔SRFPKT，其工艺参数界面内会提供一个HSM BET. PASSES ON/OFF 开关，选ON 且选定ROUGH 或ROUGH + FINISH 及PARALLELCUT 时，界面会弹出LOOPS INWARDS/LOOPSOUTWARDS/GOLFCLUB 三种移刀策略(如图3)；选SPIRAL CUT，界面会弹出ALL CORNER：ROUND/LOOP(如图4)。这种刀路能实现刀轨边角的光滑过渡，确保机床在移刀过程中刀具恒速进给，从而有效减缓机床振动、避免刀具干涉等现象的发生。
- 基于知识的等高(WCUT)加工。WCUT 的工艺参数序界面中，在ROUGH 和ROUGH + FINISH状态下，选用WITHSTOCK 和MIN. WIDTH 组合按钮，可以判断毛坯量并进行智能二次粗加工。