非標銑刀在數控編程和加工模擬中的應用多年來都是許多編程人員遇到的難題，原因在於大多數數控編程模擬系統對非標銑刀模型建立及本系統內部數控模擬原理沒有詳盡說明，導致編程人員不了解其技術內幕，因此無法正確使用此功能，給編程工作帶來不便。本文介紹了CATIAV5數控編程及加工模擬原理，並且結合近幾年在航空工業領域逐漸使用的STELLRAM7792VX（大進給）系列銑刀，討論了非標銑刀在CATIAV5環境下數控編程和加工模擬的應用過程。
STELLRAM7792VX(大進給)系列銑刀概述
7792VX（大進給）系列銑刀是STELLRAM公司近幾年推出的高效粗加工非標銑刀，通過對刀片切削刃輪廓曲線和主偏角的獨特設計，成功地減小了刀具切削時的平均切屑厚度,增大了每齒進給量,增大了金屬去除率（MRR），使得刀具徑向切削力轉移至軸向，刀具切削過程更加平穩，機床加工時主軸幾乎不受徑向衝擊，刀具耐用度大幅提高。
正是因為擁有這些優點，7792VX（大進給）系列銑刀非常適合在亞高速（主軸轉速8000r/min）機床上對航空鋁合金零件進行粗加工，每齒進給量可以達到1mm，金屬去除率（MRR）是普通硬質合金銑刀的2.5倍（MRR大進給=1.5×12.5×16000=300000mm3/min,MRR普通硬質合金銑刀=3×12.5×3200=120000mm3/min）。
MRR[1]=doc×woc×vf（doc：切削深度，woc：切削寬度，vf：進給速度）。
五軸數控編程原理[2]
環形銑刀Σ沿著參數曲面S=S(u,v)上第i（i=1,2,…）條刀觸點路徑Pi=S[u(w),v(w)]做切削運動，當前切觸點為C=Ci,j=S[u(wi),v(wj)](其中j=1,2,…),刀位點和刀軸單位矢量分別用Oi,j和Ti,j表示。在Ci,j處建立切觸點局部坐標系（Xc-Yc-Zc,LCS）。由於是五軸加工，因此刀具相對於曲面應該有五個自由度，三個自由度用於保證刀具與曲面切於C點，餘下兩個自由度分別為刀傾角λ和刀轉角ω。在O點處建立起刀具坐標系（XT-YT-ZT,TCS），經過一系列變換矩陣就可以計算出工件坐標系WCS下的刀位點數據M（XW,YW,ZW,iW,jW,kW）=M（WCS←TCS←LCS）。
數控加工模擬原理（離散矢量法）
離散矢量法[3]是將待加工的曲面（或實體）按照一定的精度轉變為一些離散的數據點，並用其代替原曲面,該過程就是計算每一個離散點在原曲面處的法向矢量，從該點沿法向矢量方向的直線與所定義的毛坯邊界或與零件其他表面相交，交點與原離散點之間距離的最小值為該離散點法向矢量的最小長度。模擬計算時，從該離散點出發並沿該點法向矢量的直線與刀具運動形成的刀具包絡體相交，如果交點到離散點的距離小於原來的法向矢量長度，則用交點距離代替原來的法向矢量長度，否則保留原來的法向矢量長度值。這樣重複該過程直到刀具切削加工完成，通過這些離散點的矢量值不斷減少來模擬模擬加工過程中刀具切削毛坯體的材料去除過程。
採用三角片或四邊片將這些毛坯法向矢量的終點依次連接，重構加工表面，進行加工模擬，顯示毛坯和加工結果。
離散矢量法模擬五軸數控加工過程不受刀具幾何形態和刀軸方向的限制，模擬精度和速度可以根據計算機性能隨意調節，並且完全支持OpenGL圖形技術，對顯卡性能無特殊要求。
應用非標銑刀進行數控編程和加工模擬
1建立銑刀數學模型
以7792VXD09WA025Z2R銑刀為例，首先將YZ基準面做為草繪平面，Z軸正方向做為刀軸方向，根據刀片和刀體數據分別建立刀片輪廓和刀體輪廓草繪，如圖1、2所示。YZ軸交點就是刀具坐標系TCS坐標系原點，如圖3所示。
