針對(duì)高速銑削我們將不得不更改加工編程的策略。這里從使用的CAM系統(tǒng)中提供一些技巧和尋找一些方法。
高速銑削的NC編程者必須改變整個(gè)加工策略以生成安全的、有效和精確的刀具路徑及理想的曲面精度。因此在加工過程中認(rèn)真的考慮每個(gè)加工因素是非常重要的，最好CAM系統(tǒng)有這樣的分析功能。
由于在高速銑削中進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速非常高，編程人員必須提前知道刀具怎樣切除材料。除了使用較小的步進(jìn)和切深，如果可能的應(yīng)盡量避免急速更改切削方向，在急速轉(zhuǎn)向時(shí)要減小加工速度，不然會(huì)損壞曲面精度，甚至由于重復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致過切或者導(dǎo)致外部圓角過切。特別在3D輪廓加工中，通常在一個(gè)操作中要求生成復(fù)雜的刀路軌跡，而不是在整個(gè)加工過程中使用平行的雙向走刀、單向走刀或者是其它單一的走刀方式。
非常明智的選擇是緩和的切入工件，同時(shí)要盡可能的減少切入切出工件的次數(shù)。在兩層之間的加工最好用螺旋下刀的方式，盡量不使用直接下刀。只要有可能盡量保持切削條件的恒定性這點(diǎn)也是非常重要的，不同的刀具載荷能夠引起刀具產(chǎn)生偏差，這會(huì)降低零件精度，曲面精度和刀具壽命。這包括在一個(gè)給定的進(jìn)給速度下，刀具載荷的一致性及刀具和零件保持常接觸，并且當(dāng)加工遇到過多的加工余量時(shí)機(jī)床會(huì)降低進(jìn)給速度。在許多情況下，高速加工對(duì)轉(zhuǎn)角的前瞻性很敏感，因此在加工過程中不能突然遇到過多的加工余量，這通常由于前一把直徑較大的刀具加工留下的。
這個(gè)精加工的步距用曲面的法失來計(jì)算，能夠保證表面粗糙度和切削載荷的一至性。刀具一直與工件接觸并且采用順銑的方法加工 |
以上的加工圖片由cimatron軟件提供。在刀具路徑上盡可能的避免了急轉(zhuǎn)。 |
通常，刀路越簡單，加工的效果越好，因?yàn)檫@樣可確保在整個(gè)加工過程使用最大的進(jìn)給速度加工，在急轉(zhuǎn)時(shí)不必要降低進(jìn)給速度。在雙向加工中，連續(xù)的刀路軌跡用圓環(huán)運(yùn)動(dòng)連接，同樣在加工矩形轉(zhuǎn)角時(shí)，盡可能的減少減速和加速。
優(yōu)秀的基本系統(tǒng)
直到現(xiàn)在，許多NC編程者仍然把他們關(guān)注的技術(shù)和有效的加工策略留給了設(shè)備，然后生成精確的刀路軌跡。隨著技術(shù)的發(fā)展，一些CAM的開發(fā)者已經(jīng)比較深入的了解了高速銑削的特點(diǎn)并且把高速銑削的技術(shù)要求融入到了CAM的系統(tǒng)。
現(xiàn)在由幾個(gè)CAM開發(fā)廠商共同提出的一個(gè)重要的概念是剩余毛坯分析，也就是說CAM能夠精確的知道每次加工完成后零件剩余的毛坯。這是獲得恒定刀具載荷的關(guān)鍵，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)高速銑削是非常重要的。
但這僅僅是一個(gè)開始，一些著名的基本系統(tǒng)把目標(biāo)瞄準(zhǔn)在更高的自動(dòng)化水平。例如，按照Rag Khoshoo，UG的CAM開發(fā)部的經(jīng)理，所說公司正集中精力研究范圍更廣更有效的高速銑削技術(shù)，這些技術(shù)主要基于與一些著名的公司應(yīng)用開發(fā)論壇獲得，這些公司包括汽車、航空、模具和機(jī)床廠商。這個(gè)軟件主要的發(fā)展是集成了范圍更廣更有實(shí)際意義的高速銑削加工方法。例如，粗加工和半精加工的程序能夠通過前瞻精加工所需毛坯生成。精加工能夠自動(dòng)生成連續(xù)的刀路軌跡，從而確保了加工的零件精度。
從更長遠(yuǎn)的發(fā)展，UG準(zhǔn)備把更優(yōu)秀的高速銑削加工方法融入到軟件。自動(dòng)分析剩余毛坯和目標(biāo)曲面的功能主要為采用適當(dāng)?shù)募庸し椒�。這樣智能的系統(tǒng)最后揚(yáng)名于刀具和毛坯幾何的管理，同時(shí)考慮加工變量如刀具偏差，機(jī)床參數(shù)，等等。
Dan Marinac(Burlington、安大略、加拿大)cimatron的技術(shù)經(jīng)理，盡管他更關(guān)注模具的加工，但認(rèn)為對(duì)于高速銑削CAM的發(fā)展有著共同的見解，。"我們有三種方法處理高速銑削，"他說道，"首先按照不斷更改的材料條件控制加工載荷；其次所有的尖角走圓角〔避免加工過程中的急轉(zhuǎn)〕；最后對(duì)于開放和半開放零件盡可能的減少切入切出零件的次數(shù)。
控制刀具載荷的關(guān)鍵是系統(tǒng)有不斷的分析刀具與材料接觸的輪廓的能力。Cimatron的編程部經(jīng)理Uri Shakked認(rèn)為，"為了完全利用機(jī)床和刀具，必須確保進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速與切除的材料和曲面的斜率相配。接觸點(diǎn)在刀具和材料之間按照斜率和有效的刀具半徑不同而不同。
為了更為廣泛和更為自動(dòng)的應(yīng)用加工方法，Mr. Shakked主張系統(tǒng)必須能夠處理cimatron認(rèn)為的相同技術(shù)區(qū)域。這是指系統(tǒng)能夠自動(dòng)的區(qū)別凸凹的區(qū)域，相同的區(qū)域使用同一種指定的加工方法，并且允許用戶按照需要自定義加工方法。一旦方法確定，所有有相同的類別的區(qū)域能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)編程。
筆式加工方法能自動(dòng)的加工曲面相交處，為后續(xù)的精加工提供的恒定的毛坯。 剩余加工方法自動(dòng)找到前一把大直徑的刀未加工的材料。 |
關(guān)鍵特征
基于系統(tǒng)的知識(shí)能夠真正的實(shí)現(xiàn)所有高速機(jī)床的工藝安排和編程。但在現(xiàn)在，對(duì)于編程者沒有其他方法理解高速加工工藝。當(dāng)然這有助于我們了解哪類的CAM功能能夠更有效的滿足加工編程和和機(jī)床的需要。
精加工能夠獲得比較好的質(zhì)量，適當(dāng)?shù)陌刖庸し椒▽?duì)整個(gè)加工過程是非常重要的。按照 Lynn Hock，Open Mind軟件的副總裁所說，從Open Mind能夠找到一些專門的重要的方法：
- 筆式加工方法能自動(dòng)加工拐角或者是凹的區(qū)域，確保在曲面的交叉處毛坯留量均勻。
- 剩余加工方法和筆式加工方法很相近，它是自動(dòng)找到前把大直徑的沒有加工的區(qū)域，并且用一把較小直徑的刀具加工。不同之處是，剩余加工方法對(duì)整個(gè)零件進(jìn)行考慮，二筆式加工方法只考慮拐角。
- Z向環(huán)切，這種方法使用環(huán)形的刀路軌跡連接下刀，避免急速下刀。 一旦半精加工完成，Hock認(rèn)為在CAM提供多中方法生成更好的產(chǎn)品：
- 真正的等粗糙度加工方法，步距的計(jì)算是垂直于曲面法失而不垂直于刀具軸線。不管曲面的曲率怎么變化，每步之間是等距的，并且能夠保證刀具載荷的恒定，特別是加工區(qū)域從垂直區(qū)域轉(zhuǎn)到水平區(qū)域，或者相反。
- XY優(yōu)化，在原始切削的90度范圍之內(nèi)自動(dòng)的對(duì)剩余毛坯進(jìn)行再次加工，從而保證了曲面的粗糙度。
為了安全和精度，能夠自動(dòng)進(jìn)行干涉保護(hù)檢查是非常重要的，因?yàn)樵诟咚偌庸さ那疤嵯赂缮鎸⑵茐墓ぜ蜌牡毒�。這需要有精確和連續(xù)的曲面數(shù)學(xué)模型，和比較優(yōu)秀的生成刀路軌跡的算法確保曲面不被破壞。
刀具路徑的仿真功能也是很重要的，在加工程序進(jìn)入加工車間之前，允許編程者檢查程序。另外，優(yōu)化程序是很有用的，它能自動(dòng)調(diào)整進(jìn)給速度，因此能夠保持恒定的最大安全速度，并且在指定的輪廓裁剪刀路軌跡。
