擺線切削中的霸主 - 複合式的AI 擺線切削策略

✎ 【晨揚技術研發科技有限公司 】蕭揚鴻 總經理    |   2025-03-10 

擺線切削的起源，加工效率的提升

       2005~2010年由於電腦計算能力及演算法成熟，VoluMill、SolidCAM、MasterCAM分別向工業界發表各自的擺線切削核心並且將其納入各自的CAM軟體中商業化，此時的擺線切削可以稱作可變動擺線半徑加工或是進階擺線切削，因為此時的擺線切削模式已不是固定的圓弧運動，已經可以在切削過程中改變圓弧的半徑來提升加工效率。2012年由SolidCAM的iMachining團隊率先發佈自動導入參數的擺線切削策略，並且成功商業化，此時的擺線切削可以稱做高速擺線切削。2015年擺線在參數定義上迎來了十分重要的進展，再次由SolidCAM iMachining團隊將人工智慧中的類神經網路技術整合到擺線切削中，藉由使用者自行輸入刀具直徑、刀具材質、刀具刃數以及加工材質讓類神經網路給予預測出適合的加工進給以及轉速，讓傳統的擺線切削變成了智慧擺線切削。如今2025年，SolidCAM iMachining團隊再次進一步提出發表新的策略，可以稱做複合式的AI擺線切削策略，多個AI一起完成擺線切削這項策略，整合切削參數、加工策略以及監控切削狀態來使擺線切削有更全面的評估且高效率的切削產出。

擺線切削策略，需要AI協助

       使用擺線切削策略宛如F1的賽車手，要快要穩還要安全完成任務。評估目前各家CAM商用軟體，在擺線切削策略中，光是開放給使用者可以設定的項目就有超過50種以上，每一個細節都是成功的關鍵。培養一個可以掌握這些參數之間的關係的工程人員至少要花費3年以上的時間，這段時間要耗非常可觀的刀具、材料及機台費用。舉例來說，刀具的切削AP(切削深度)、刀具直徑、刀具的螺旋角度以及刀具的刃數決定了刀具與被加工物件的接觸點ACP值，ACP值將直接影響到刀具切削的震動值。刀具的切削AP、刀具與材料的接觸角度、材料強度及刀具材質會直接與刀具每刃進給fz、刀具材質及材料強度基本上決定了刀具切入材料的進入角度。類似於上述參數與參數間盤根錯結的關係都會影響加工效率、刀具及機台壽命，這些問題十分適合AI來協助找出最佳的解決方案。如今是資訊爆炸且技術進步十分快速的時代，如果還在每個參數都做實驗來分析狀況那真的太慢了。現在只要將數據準備好交給AI學習，讓AI來協助我們在兼顧加工效率、刀具磨損及機台壽命的條件下”安全的完成工作”。

協助決定加工方案 - 2025年複合式的AI 擺線切削策略

       SolidCAM iMachining的AI已經在CNC加工業中收集全球數據並磨練了至少10年，目前的AI已經可以協助決定切削策略、切削參數以及監控及調整：

AI協助決定切削策略

       傳統情況下當工程人員拿到圖面時就要開始用自身經驗判斷應該由哪裡開始切削，需要注意哪些區域、需要有多少的粗加工預留、需要用多少的切入角度…等等問題。目前SolidCAM iMachining的AI會依據3D圖檔自動進行辨識外型並且思考及判斷，自動分辨開放區域、封閉區域、3D造型、階級…等等，AI會針對不同狀況下給予不同的加工策略組合，同一支程式裡面在不同的加工區域很有可能會使用不同的加工策略來對應當下的情形，並且透過視覺化的方式呈現給工程人員，讓工程人員可以在短時間內決定粗加工策略。

AI協助決定切削參數

       切削參數會依據被切削的材料屬性、刀具特性、機台特性、夾持狀況以及前面已分析出來的切削策略做計算，由於參數之間的關係十分複雜，沒辦法用幾個簡單的公式來計算出適合的答案，所以以往都是依照工程人員的經驗值來做決定。iMachining的AI會依據上述資訊並整合切削策略在不同的狀況下給予不一樣的切削參數，所以在同一支程式當中不同的加工區域使用不同的切削參數。舉例來說，在切削直線形式的外框，有可能因為開放空間的排屑效果良好，採用的較為激進的切削策略。或者是加工口袋類型的封閉腔體且前面製程沒有預鑽孔的狀況下，只能採用螺旋下刀搭配常態的切削策略，由於排屑能力受限且螺旋下刀對刀具較為損傷的狀況，AI會給出較保守的切削參數來保護刀具。

AI協助監控及調整加工策略各項參數

       在前面兩項重大決策完成之後，SolidCAM iMachining的AI會直接在虛擬環境下模擬實際切削的情況並且即時的監控切削狀態，並且直接調整各項參數，這一個步驟非常重要，這就像設計完一台機械設備將所有參數丟到模擬器當中模擬是否功能正常、是否干涉或是強度是否足夠…等等的各項問題，然後發現問題並修正問題的一種自我檢查的機制。讓最終提供出來的結果是合理且高效率的擺線切削策略。

       2025年的是AI的一個新的時代，要讓AI來協助CNC製造業，CNC製造業太需要一個突破性的進步了，一個可以提生產效率且緩解工程人員壓力的新技術已經來到，電腦輔助製造(CAM)已經是時代的尾端了，我們應該要抱持樂觀且開放的態度來接受AI電腦輔助製造(AI-CAM)的事實，讓AI來協助我們掌控擺線切削策略在高速切削的路上快速且安全的完成生產任務。