開發(fā)背景：

隨著人類科技的進(jìn)步，如今很多產(chǎn)品對(duì)微小的系統(tǒng)組件、零件以及子裝配的需求越來越大，隨之產(chǎn)生對(duì)微小產(chǎn)品（比如醫(yī)療手術(shù)小鑷子直徑為0.6mm）和模具的需求，而這些成為制造者所面臨的挑戰(zhàn)，為了保證微銑削所產(chǎn)生的刀路高效和安全并獲得所需的曲面質(zhì)量，人們需要具有新的幾何算法和加工策略的軟件。

Cimatron最早就意識(shí)到微小零件加工所遇到的這些挑戰(zhàn)，所以Cimatron加入了由歐共體組建的微銑削研究項(xiàng)目中，作為加工軟件的代表Cimatron與Fuaunhofer產(chǎn)品技術(shù)研究院（IPT）以及領(lǐng)先的機(jī)床制造商共同參與了這個(gè)項(xiàng)目，共同為微型產(chǎn)品的加工提出解決方案。

Cimatron提供的功能：

Cimatron是第一個(gè)能夠提供處理微型加工的商業(yè)化CAD/CAM軟件解決方案，為了滿足高精度微小零件的加工要求，在 Cimatron中可以通過創(chuàng)建一個(gè)新的刀路形式來滿足這種零件的特殊極端的條件，它允許的最小編程公差是0.0001毫米，它為模具制造者以及產(chǎn)品加工提供非常高的精度和質(zhì)量，下表是Cimatron為微型加工提供的功能：

加工策略	加工工藝		備注
	主選擇	子選項(xiàng)
2.5軸	體積銑（粗加工）	行腔體積銑-環(huán)切	1.Cimatron微銑削支持2.5到 5軸的鉆孔加工。 2.曲面公差可以達(dá)到0.1微米，輪廓公差更高。 3.在編制程序時(shí)如果 一些曲面超出了程序的公差，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示編程者回到CAD修復(fù)模型，可以修復(fù)到納米級(jí)精度。
		行腔體積銑-平行切
	輪廓銑（精加工）	開放輪廓銑
		封閉輪廓銑
		精修壁面
3軸	體積銑（粗加工）	粗加工-環(huán)切
		粗加工-平行切
		二次開粗
	曲面銑（精加工）	精銑所有
		根據(jù)角度精銑
		精銑水平區(qū)域
	局部精加工	清根銑
		筆試加工
5軸	5軸連刀
	高級(jí)5軸	葉片加工
		葉輪加工
		電極加工
		雕刻加工

客戶實(shí)例介紹：

國外客戶：

從2003年4月份開始，在歐共體的支持下，技術(shù)研究組織（CRAFT）歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)24個(gè)月開始對(duì)微型塑料組件的注射模具進(jìn)行微銑削這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究。在Fraunhofer Institute of Production Technology（IPT）領(lǐng)導(dǎo)下，該項(xiàng)目涉及到從技術(shù)提供到微型加工整個(gè)過程，包括CAD/CAM軟件供應(yīng)商（Cimatron Gmbh），銑削機(jī)床商（Kern），刀具制造商（Magafor）以及模具制造商（Promolding B.V.，Structoform,和MMT AG），模具材料硬度到53HRc，微型模具銑削的精度<5um曲面粗糙度<0.2um Ra。

測(cè)試項(xiàng)目使用了為工模具行業(yè)提供CAD/CAM集成解決方案的Cimatron E軟件，Cimatron使用了實(shí)體曲面混合建模技術(shù)，其ACIS內(nèi)核技術(shù)提供了高達(dá)1nm的內(nèi)部精度。

如果導(dǎo)入的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型質(zhì)量不好，必須在CAM操作之前進(jìn)行修復(fù)。一些小的孔或者縫隙可能導(dǎo)致最終的加工工件質(zhì)量低。與單純實(shí)體建模不同，Cimatron的混合建模擁有“為制造而設(shè)計(jì)”的功能用來修復(fù)幾何模型，通過各種曲面功能融合縫隙并變成實(shí)體。

Magafor為此項(xiàng)目提供特殊的刀具，刀具直徑最小達(dá)50um，為了順利完成切削，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到160,000rpm 。為了降低風(fēng)險(xiǎn)防止換刀過程中產(chǎn)生的不連續(xù)的微型曲面，Cimatron E提供了多種加工策略。NC策略中支持斜線或螺旋下刀保證刀具最大限度的光滑和連續(xù)地進(jìn)入工件。

加工過程中通過應(yīng)用高速切削（HSC）策略獲得均勻一致刀路，并使用了毛坯殘留知識(shí)防止斷刀，以對(duì)微型型腔進(jìn)行開粗。

在這個(gè)項(xiàng)目中使用了多種精加工策略進(jìn)行測(cè)試。并發(fā)現(xiàn)基于曲面的 NC 策略有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不均勻的刀路，通過使用3D步距策略接合HSC獲得了更好的效果。同時(shí)Cimatron E也提供了在曲面上定義U－V方向的銑削策略，這一點(diǎn)證明是對(duì)于微銑削最合適的精加工策略。通過對(duì)微型轉(zhuǎn)子進(jìn)行U－V方向加工，產(chǎn)生測(cè)試型腔并獲得了很高的加工精度。

Cimatron的微銑削技術(shù)通過識(shí)別真實(shí)的殘留微型毛坯以及具有同樣功能的開粗、二次開粗、精加工微和擺線開粗等加工策略保證刀路軌跡高效安全。5軸傾角滿足需要非常小直徑的短錐型刀進(jìn)行零件的加工，以及硬度高并要求曲面質(zhì)量高的材料加工。為了滿足高速銑削的要求，Cimatron采用了多種高速銑削策略例如：角部圓角連接、零重疊擺線精加工、S連刀和螺旋下刀、自適應(yīng)Z層精加工和流線加工。同時(shí)Cimatron通過強(qiáng)大的CAD功能能夠修復(fù)微小裂縫和重疊高效處理導(dǎo)入的破損數(shù)據(jù)，滿足微銑削的特殊要求，同樣Cimatron E支持樣條逼近加工和流線銑削，減少加工時(shí)間，降低刀具磨損和破壞。

下圖顯示的一套轉(zhuǎn)子模具是使用Cimatron的微銑削技術(shù)來制造完成的。

刀具直徑0.05mm，主軸轉(zhuǎn)速160000rpm

為了以更加友好的用戶界面獲得這種縮放，Cimatron支持無縫縮放計(jì)算環(huán)境，在計(jì)算環(huán)境中按照放大的進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)任何輸入或輸出包括模型、視圖、仿真、NC報(bào)告、G代碼都不會(huì)從產(chǎn)生任何影響。

國內(nèi)客戶：

北京阿奇夏米爾北京應(yīng)用中心，成功加工出客戶所需求的直徑僅為0.1mm的高精度電子元器件（如圖1），完工成品呈半圓弧面，所用切削材質(zhì)在HRC55－58之間。

這一電子元器件的加工是由米克朗HS500高速銑削加工中心完成的，配置了轉(zhuǎn)速為42000r/pm的高速主軸以及相應(yīng)的微細(xì)加工刀具系統(tǒng)，并運(yùn)用了CimatronE微銑削軟件。

阿奇夏米爾生產(chǎn)的米克朗HSM500高速銑削加工中心（如上圖2），專為精密電子類模具用戶和小型精密零件加工行業(yè)定制。其床身結(jié)構(gòu)為龍門框架式，采用混凝土聚合物（人造大理石）制成，可有效吸收較高加速度情況下產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊力，從而確保高度的加工精度。

總結(jié)：

通過以上兩個(gè)實(shí)例，證明了Cimatron的這套微銑削軟件是為全球首款面向微型零部件數(shù)控銑削加工的商業(yè)化應(yīng)用軟件，主要應(yīng)用于高精度微小零件和模具的設(shè)計(jì)與制造，可達(dá)成高效與低成本的完美結(jié)合。

CimatronE微銑削軟件可通過運(yùn)用非常小的刀具（直徑小于0.1mm），加工達(dá)到0.0001mm公差的超高曲面質(zhì)量。借助其內(nèi)部嵌入的CAD工具，可保證高幾何算法的順暢運(yùn)行，以此來勝任高精度微小零件和模具的設(shè)計(jì)與制造。