Toolpath — это последовательность координат и управляющих команд, описывающих движение режущего инструмента на станке с числовым программным управлением (CNC) для обработки заготовки. Она служит основным результатом процесса программирования ЧПУ и задаёт траектории перемещения инструмента, скорости подачи, режимы резания и последовательность операций. Toolpath используется в системах автоматизированного проектирования и производства (CAM) для преобразования геометрии детали и технологических требований в пригодный для исполнения код станка.
Исторически понятие траектории инструмента развивалось вместе с развитием числового управления и CAM-систем: от простых линейных и круговых перемещений в ранних системах до сложных многоосевых интерполяций и адаптивных стратегий сьёмного материала в современных решениях. В современных CAM-платформах toolpath генерируется с учётом геометрии детали, типа инструмента, допустимых допусков и технологических ограничений, что позволяет оптимизировать время цикла, качество поверхности и ресурс инструмента.
- Геометрическая описательность: задаёт точные координаты (линейные и криволинейные сегменты) и интерполяции для движений инструмента.
- Технологические параметры: включает скорости шпинделя, подачи, глубины и ширины резания, параметры переходов и ретракта.
- Типы стратегий: поддерживает разные подходы — черновая обработка, чистовая обработка, контурная обработка, резьбообразование, фрезерование пазов и многослойные проходы.
- Управление ресурсами инструмента: учитывает диаметр, длину, материал и износ инструмента для предотвращения столкновений и перегрузок.
- Оптимизация траекторий: минимизирует холостые перемещения, сглаживает ускорения и торможения, балансирует цикловое время и качество поверхности.
- Безопасность и проверка: содержит элементы верификации на столкновения, моделирование съёмки материала и контроль соблюдения ограничений станка.
- Совместимость с форматами CNC: экспортируется в управляющие языки и форматы (G‑код и аналоги), адаптируясь под конкретные контроллеры и постпроцессоры.
- Адаптивность к заготовке и допускам: учитывает состояние заготовки, компенсации инструмента и требования к допускам для достижения заданных размеров и качества.
- Интеграция с цифровыми процессами: применяется в автоматизированных рабочих процессах CAM/CNC, включая планирование операций, оценку стоимостей и симуляцию производства.
- Многоосевое управление: поддерживает генерацию траекторий для 3‑осевых, 4‑осевых и 5‑осевых станков с учётом кинематики и наладки.