1 引言

作为现代先进制造技术之一的计算机辅助加工(CAM)技术正被越来越多的制造业企业所重视和采用。SolidWorks是由美国开发的一种CAM软件，由于其具有突出的技术优势而被广泛应用于航空、航天、汽车、模具、家电、玩具、军工、医药等行业。本文拟对SolidWorks软件中的一项重要技术———基于剩留毛坯的加工及其主要功能作一简要介绍。

2 基于剩留毛坯的加工技术简介

技术特点
在SolidWorks软件中，一旦指定初始毛坯，并将加工方式设定为基于剩留毛坯的方式，系统就总是在上一步工序加工后的剩留毛坯基础上计算下一步工序的刀具轨迹。此外，由于有了当前毛坯信息，系统可对随后产生的刀具轨迹进行自动优化和动态加工仿真，并分析最终零件与当前毛坯的差别，同时可用彩色云图表示出来。
主要功能
SolidWorks软件中基于剩留毛坯的加工技术具有以下主要功能：
1. 定义初始毛坯信息
  在SolidWorks软件系统中，用户可通过包容矩形框定义长方体、任意柱体以及基于零件外形的任意形状的毛坯。图1所示为定义的长方体毛坯。
2. 自动生成下序加工刀具轨迹
  SolidWorks软件系统总是在上一步工序加工后剩留毛坯(如图2)信息的基础上计算下一步加工的刀具轨迹。
3. 利用剩留毛坯信息优化刀具轨迹
  1. SolidWorks软件系统可根据剩留毛坯信息有效查找和去除在生成的下一道工序刀具轨迹中可能存在的空行程，如图3所示。
  2. SolidWorks软件系统可根据剩留毛坯信息自动进行刀具运动干涉检验，可查出刀具快速移动时或在加工过程中可能与工件发生的碰撞。如存在快速移刀运动干涉，系统将自动沿Z轴回到安全高度后再平行移刀；如果刀具(含刀柄)在加工时与工件发生干涉，系统在加工到最大可加工位置后将不再执行当前刀轨，转而继续计算其它刀轨，同时系统可自动分割刀具轨迹并建议采用新的刀具进行加工，从而避免出现因运动干涉而使某些区域未能加工到的现象。
  3. SolidWorks软件系统可根据剩留毛坯信息自动平衡刀具载荷。刀具载荷分布的均匀性及稳定性是保证刀具工作寿命和加工效率的重要因素。此外，恒定的刀具载荷也是高速铣削的基本要求之一。SolidWorks软件系统可根据剩留毛坯信息计算切削体积和切削角度，并对切削速度进行合理调整：当刀具载荷较大时，降低切削速度；当刀具载荷较小时，则提高切削速度。系统还可根据毛坯厚度自动采用分层加工方式以降低刀具载荷。如图4所示，系统在计算左侧刀轨时发现左侧加工余量较大，如采用单层加工产生的切削载荷较大，此时系统可根据相关加工参数自动将刀轨分解为多层加工方式，使每层加工的切削载荷均匀、稳定。这种处理方式可避免因切削余量较大而降低切削速度，尤其适用于高速铣削加工。
4. 自动生成清根刀轨
  在进行精加工前后，SolidWorks软件系统可根据剩留毛坯信息自动运行清根程序计算出清根刀轨。系统首先根据当前刀具尺寸(其直径须小于上一工序刀具)计算出需要进行清根加工的区域(见图5)，然后对该区域进行斜率分析，将待加工区域分为水平区域和垂直区域，垂直区域采用螺旋方式加工，水平区域则采用水平环切方式加工(见图6)。
5. 生成加工余量彩色云图
  SolidWorks软件系统可根据剩留毛坯信息分析每一工序的半成品或最终成品零件与当前毛坯的差别，并生成实际加工形成零件与理论零件的加工余量比较彩色云图，从图中可直观显示加工余量分布情况。