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高速加工技能及其在模具制作中的運用
來源:海力軸承網(wǎng) 時間:2014-04-18
向高速加工的數(shù)控編程基本準則和高速加工技能對數(shù)控編程體系的需求.剖析了現(xiàn)有數(shù)控編程軟件中選用的面向高速加工的工藝辦法.
要害字 高速加工 模具制作 數(shù)控編程
. 導言
.玻笆蘭停常澳甏壞鹿蒲ЪSalomon 經(jīng)過對不一樣資料進行切削實驗；發(fā)現(xiàn)了一個風趣的表象：隨
著切削速度的添加；切削溫度隨之添加；單位切削力也隨之添加；而當切削速度添加到必定臨界值時；如
再添加；切削溫度和切削力反而急劇下降.由此；提出了高速加工的概念；所謂高速加工就是指切削速度
高于臨界速度的切削加工.對不一樣的切削資料和不一樣的切削辦法來說；高速切削界說的切削速度的規(guī)模也
不一樣；關(guān)于銑削鋁、鎂合金；切削速度大于１０００ｍ／ｍｉｎ可稱為高速加工；而關(guān)于加工鑄鐵或鋼；
切削速度大于３０５ｍ／ｍｉｎ就能夠稱為高速加工了.跟著技能的開展；高速加工的概念也在不斷改動；
一般來說；高速銑削除了具有高的切削速度和主軸轉(zhuǎn)速外；還應具有高的進給速度.如一般精銑加工可達
到５０００～１５０００ｍｍ／ｍｉｎ 疾速進給可到達２００００～６００００ｍｍ／ｍｉｎ.
與慣例切削加工比擬；高速加工有如下一些長處；①由于選用高的切削速度和高的進給速度；高速加
工能在單位時刻內(nèi)切除更多的金屬資料；因而切削功率高，②在高速加工的時分；能夠選用較少的步距；
到達前進零件外表質(zhì)量的意圖；選用高速加工技能；能夠使得零件外表到達磨削的作用，③由于高速加工
時切削力大大下降、大多數(shù)切削熱被切屑帶走；因而工件的變形大大削減，④高的切削速度意味著高的主
軸轉(zhuǎn)速；機床作業(yè)鼓勵的振蕩頻率能大大高于工藝體系的固有頻率；因而使機床和工藝體系的振蕩.
作平穩(wěn)；這也有利于前進被加工零件的精度和外表質(zhì)量，⑤由于高速加工時；切削溫度較低；單位切削力
較.蚨毒叩哪陀枚饒艿玫教岣.
由于這些長處；所以高速加工首要在航空航天制作范疇得到運用.高速加工給航空航天帶來的影響有：
①傳統(tǒng)十分難以加工薄壁零件、柔性資料零件的加工；能夠運用高速加工的切削力小、切削溫度低的長處；
運用高速加工技能進行加工，②高速加工的切削力小、切削功率高；能夠選用長徑比很大的刀具進行加工；
因而傳統(tǒng)的有必要描繪為組合件的一些零件能夠描繪為全體件了.如蜂窩零件、飛機的全體框梁等.由于當
時高速加工歸于頂級的加工技能；并且首要運用于航空航天等國防制作范疇；因而發(fā)達國家對高速加工機
床的出口施行操控方針.跟著技能的前進；高速加工技能不斷老練；高速加工機床的本錢也不斷下降；使
得高速加工技能已具有向民用制作業(yè)搬運的能夠性；高速加工技能在模具制作職業(yè)有寬廣的運用遠景.根
據(jù)高速加工技能的特色；高速加工技能運用于模具制作業(yè)中首要有如下一些長處：①削減加工工序；粗加
工后；直接精加工；不需求半精加工，②外表質(zhì)量前進；削減或不需求打磨，③精度前進；削減試模作業(yè)
量，④能夠運用小刀具加工模具細節(jié)；削減電極制作和電加工工序，⑤能夠在高精度、大進給的辦法完結(jié)
淬火鋼的精加工；且到達很高的模具外表質(zhì)量；因而能夠削減傳統(tǒng)加工因精加工后再淬火招致模具變形.
高速加工技能首要觸及機床、刀具、和高速加工數(shù)控編程３個方面.當時；高速加工機床和刀具技能
已取得了適當開展；為高速加工技能得廣泛運用奠定了根底.
. 高速加工機床
施行高速加工技能；首要應有高速加工機床.高速加工機床具有不一樣于傳統(tǒng)數(shù)控機床的特色
.ǎ保└咚偌庸せ駁鬧髦岵考灰蟛捎媚透呶�、高速、钠H惺艽蟮母漢傻鬧岢校煌敝髦岫膠
性能好；有杰出的熱穩(wěn)定性；能夠傳遞滿意的力距和功率且能接受高的離心力.主軸的剛性好、有穩(wěn)定的
力矩.帶有檢測過熱設備和冷卻設備.
.ǎ玻└咚偌庸せ駁慕低騁話悴捎彌畢叩緇荒芄皇迪指叩慕俁齲淮锏醬蟮募鈾俁.
.ǎ常└咚偌庸せ膊捎酶咝閱艿氖叵低�；克烦守获g腦慫闥俁鵲禿退歐禿蟮熱畢藎淮
而能完結(jié)高精密伺服操控、高速數(shù)控運算和全公役操控功用.
.ǎ矗└咚偌庸さ幕步峁掛話閫ü嘔杓撇捎媒锨岬囊貧考淮傭芑竦酶叩募鈾俁忍卣.
.ǎ擔┪四芑竦酶叩木蔡投斬齲皇視Ω咚儺男枰桓咚偌庸せ捕緣毒哂醒細竦囊螅
尤其是對主軸于刀柄的聯(lián)合有特別的需求；廣泛運用的ＨＳＫ刀具一般運用１.保暗男∽抖齲歡皇褂
傳統(tǒng)的大錐度刀柄.
.ǎ叮└咚偌庸ぞ哂惺卮朐だ攔δ�；煎N咚偌庸せ駁氖叵低吃誚星邢骷庸さ墓討校黃潿
取的加工代碼能夠有必定量的超前；以便于機床調(diào)整進給速度以習慣刀具軌道改動的需求.
. 面向高速加工的數(shù)控編程基本準則
高速加工對加工工藝走刀辦法有著特別的需求；高速加工的數(shù)控編程是一項十分雜亂的技能；ＮＣ代
碼的編程員有必要曉得高速加工的工藝進程；再編制數(shù)控加工程序時；將這些加工工藝思考進去；一般來說；
在運用高速加工技能進行模具加工時；應注重如下一些準則：
.ǎ保└咚偌庸な保揮捎誚俁群頹邢魎俁群芨擼揮Φ北苊獾毒咄蝗磺腥牒頹諧齬ぜ槐苊馇邢髁
的俄然改動削減沖擊.因而；編程者應當能夠充沛預見刀具是怎么切入工件；怎么切出工件；盡量選用平
穩(wěn)的切入切出辦法；下刀或行間、層間的過渡有些最棒選用斜式下刀或圓弧下刀；防止筆直下刀直接挨近
工件資料.
.ǎ玻┰誚懈咚偌庸な庇齙郊庸し較蚋謀涫保換參吮Ｖぜ庸さ木齲槐苊夤校煌ü湓だ攔
能；在加工方向進行改動時一般會主動進行進給速度的調(diào)整.可是；當加工方向俄然改動時；由于機床的
加快度是有束縛的；因而；有能夠做不到及時的速度調(diào)整；形成過切或（欠切）；嚴峻的將形成刀具開裂.
一同；不斷地調(diào)整進給速度會嚴峻下降出產(chǎn)功率.因而；編寫高速加工數(shù)控加工程序時；應盡量防止加工
方向的俄然改動.行切的端點選用圓弧銜接；防止直線銜接、層間應選用螺旋式銜接；防止直線銜接.
.ǎ常┮】贍芪趾愣ㄇ邢鞲涸�；切削深度、娇侯j邢饗咚俁紉歡ㄒ骱.當遇到某處切削
深度有能夠添加時；應下降進給速度；以堅持穩(wěn)定的負載.編寫高速加工的數(shù)控程序時；應能充沛思考殘
留余量的效應；最棒編程軟件有殘留余量的剖析功用；做依據(jù)殘留余量的刀具軌道核算.一同；要注重刀
具的實踐切削方位；防止切削線速度減低的表象發(fā)作；的確處于正常的高速加工切削速度規(guī)模；應盡量使
用多坐標編程；經(jīng)過刀軸旋轉(zhuǎn)來堅持穩(wěn)定的切觸點方位；堅持穩(wěn)定的切削速度.
.ǎ矗┑毒唄肪對郊虻ピ膠茫揮×坎捎迷不 ⑶叩炔宀構(gòu)δ�；窜嚹加工模具瘦吷用的盟G閌
據(jù)刀具途徑；不太合適于高速加工；一方面數(shù)據(jù)量太大；加劇數(shù)控體系的數(shù)據(jù)處置擔負；形成進給速度要
習慣數(shù)控體系的處置速度而減低.另一方面；密布的直線段之間；是Ｃ０接連的；因而數(shù)控體系要不斷地
調(diào)整進給速度；形成進給速度升不上去；嚴峻影響加工功率.
.ǎ擔┰誚懈咚偌庸け喑淌�；无论从加工救还是加工安辱�悸牽歡加Ω媒諧浞值母繕婕觳楹
加工進程仿真.
.ǎ叮┳⒁飩卸嘀旨庸し槳傅畝員確治觶謊∪∽羆訓那邢鞣槳.
. 高速加工對ＮＣＰ體系的需求
為了能習慣高速加工數(shù)控編程的需求；對準高速加工的數(shù)控編程體系應該滿意相應的特別需求.
.ǎ保危茫邢低秤Ω鎂哂懈叩募撲惚喑趟俁齲輝詬咚偌庸ぶ�；以掋縿x捎梅淺Ｐ〉慕亢頹邢魃
度；因而核算量較傳統(tǒng)的數(shù)控編程大得多.一同；由于高速加工對工藝的嚴格需求一般需求不一樣計劃的對
比剖析；這更加大了編程作業(yè)量；所以需求編程體系應該具有高的編程核算速度.
.ǎ玻危茫邢低秤Ω鎂哂腥套遠攔心芰妥遠母繕婕觳檳芰.高速加工以高出傳統(tǒng)數(shù)控加
工近１０倍的切削速度和進給速度；一旦發(fā)作過切或干與；其成果將十分嚴峻.傳統(tǒng)的模具數(shù)控加工編程
體系一般選用面向曲面的有些加工；比擬容易發(fā)作過切表象；一般都是靠人工挑選干與的辦法來防止；很
難確保過切防護的安全性.別的；高速加工在模具的加工制作中常常用于模具細節(jié)有些的加工；以替代傳
統(tǒng)的電極加工；這是；比擬容易發(fā)作刀柄的干與；這就需求ＮＣＰ編程體系能主動查看陳述.
.ǎ常┦屎細咚偌庸さ模危茫邢低常揮Ω媚蘢遠薪俾屎頹邢魎俁鵲撓嘔�；磦颍证栽�
速加工時的最大的切削功率、最佳的切削條件和切削加工的安全性.
.ǎ矗└咚偌庸け喑滔低秤τ械毒吖旒５謀嗉嘔δ�；避免秶锣的勘K逗屯ü緣毒吖旒５木迪頡
仿制、挪動、旋轉(zhuǎn)等操作防止重復核算；前進編程功率.
.ǎ擔└咚偌庸け喑滔低秤Ω糜校危眨遙攏憂卟宀溝謀喑坦δ埽煌ü褂茫危眨遙攏硬宀貢喑�；�
少程序長度.
.ǎ叮┦屎細咚偌庸け喑痰南低秤Ω糜蟹細咚偌庸すひ找蟮募庸げ唄.如豐厚的行間、層間銜接
辦法；豐厚的進刀和退刀辦法；依據(jù)殘留余量的刀具軌道核算辦法.
.ǎ罰┦屎細咚偌庸け潯喑滔低�；最好能覡─艺系蛙嚹矄枹材料的琢`亞邢魈跫⒒駁腦市砑
速度等參數(shù)；能夠主動斷定答應的加工方向改動的程度（即斷定不一樣曲率半徑的圓弧段答應的進給速度的
改動程度）；軌道上最小的曲率半徑與進給速度的聯(lián)系；能夠滿意高速加工對切削線速度的主動的調(diào)整.
. 具有高速加工編程才能的ＮＣＰ體系簡介
當時有關(guān)合適高速加工編程的ＮＣＰ（ＣＡＭ）體系的研討招致了較為廣泛的注重；在許多商用ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭ體系；如英國Ｄｅｌｃｏｍ公司的ＰｏｗｅｒＭｉｌｌ、以色列的Ｃｉｍａｔｒｏｎ、美國的
Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ.校裕霉鏡模校潁錚牛睿紓椋睿澹澹潁椋睿紓唬茫危霉鏡模停幔螅簦澹
ＣＡＭ等在傳統(tǒng)的ＮＣＰ模塊中添加了合適于高速加工編程的工藝戰(zhàn)略.歸納起來首要有如下一些辦法：
.ǎ保┎捎霉饣慕丁⑼說斗絞.
在傳統(tǒng)切削概括的加工進程中；有法向進、退刀；切向進退刀和相鄰概括的角分線進退刀等.而在高
速切削加工概括的進程中；應盡量采納概括的切向進退刀辦法以確保刀具軌道的滑潤.在對曲面進行加工
時；傳統(tǒng)的數(shù)控加工辦法一般選用Ｚ向筆直進、退刀；曲面正向與反向的進、退刀等辦法；而在選用高速
切削的辦法進行曲面加工時；可選用斜向或螺旋式的進刀辦法.一同；ＣＡＭ體系應該選用依據(jù)常識的加
工辦法；這樣當螺旋式進刀切入資料時；體系會主動查看刀具信息；若是發(fā)現(xiàn)刀具具有盲區(qū)時；螺旋加工
半徑就不會無束縛減.傭苊庾駁.這就對加工進程的安全性供給了周全的確保.
.ǎ玻┎捎霉饣囊頻斗絞.
這里所說的移刀辦法指的是行切中的行間移刀；環(huán)切中的環(huán)間移刀；等高加工的層間移刀等.運用于
傳統(tǒng)切削加工辦法的ＣＡＭ軟件中的移刀辦法大多不合適高速加工的需求.如在行間移刀時；刀具大多是
直接筆直于本來行切方向的法向移刀；招致刀具途徑中存在尖角，在環(huán)切的狀況下；環(huán)間移刀也是從本來
切削軌道的法向直接移刀；也會招致刀具軌道呈現(xiàn)不滑潤的狀況，在等高線加工的層間移刀時；也存在移
刀尖角.這些招致加工中間頻頻的預覽減速影響了加工的功率；然后使高速加工不能真實到達高速加工的
意圖.
在行間切削用量（行間距）較大的狀況下；能夠選用切圓弧銜接的辦法進行移刀.可是當行間距較小
時；會由于半徑過小而使圓弧近似地成為一點；進而招致行間的移刀變?yōu)橹本�移刀；然后也招致機床預覽
減速；影響加工的功率.在這種狀況下；應該選用高爾夫球竿頭式移刀辦法.
環(huán)切的移刀一般有兩種辦法；一種是圓弧切出與切入銜接.這種辦法的缺陷是在加工 ３Ｄ雜亂零件
時；由于移刀軌道直接在兩個刀具途徑之間生成圓.詡渚嘟洗蟮那榭魷攏換岵校灰虼爍梅椒ㄒ
般多用于在加工中所有的刀具途徑都在一個平面內(nèi)的２．５軸加工，另一種是空間螺線式移刀.這種辦法
由于移刀在空間完結(jié)；所以防止了上面辦法的缺陷.
在進行等高加工時；切削層之間應選用多種螺旋式的移刀辦法.
.ǎ常┘庸げ杏嚳治齬δ.
高速加工進程中；為了延伸刀具的運用壽數(shù)和確保加工零件的外表質(zhì)量；應盡能夠堅持穩(wěn)定的切削參
數(shù)；包含堅持切削厚度、進給量和切削線速度的穩(wěn)定性.當遇到某處切削深度有能夠添加時；應該下降進
給速度；由于負載的改動會招致刀具的偏斜；然后下降加工精度、外表質(zhì)量和縮短刀具壽數(shù).所以；在很
多狀況下有必要對工件概括的某些雜亂有些進行預處置；以使高速運轉(zhuǎn)的精加工小直徑刀具不會由于前道
工序運用的大直徑刀具留下的“加工剩余”而招致切削負載的俄然加大.因而；許多軟件供給了適用于高
速加工的 “加工剩余剖析”的功用；這一功用使得ＣＡＭ體系能夠精確地曉得每次切削后加工剩余地點的方位.這既是堅持刀具負載不變的要害；更是聯(lián)系到高速加工勝敗的要害.
.ǎ矗┚哂腥套遠寫砑白遠侗繕婕觳楣δ.
高速加工的切削速度比傳統(tǒng)的加工辦法高出大概１０倍多；一旦發(fā)作過切或干與；其成果不堪設想.
在高速加工中；一個前進加工功率的重要手法是選用剩余量加工或清根加工；也就是選用屢次加工或選用
系列刀具從大到小分次加工；直至到達所需尺度；而防止用小刀一次加工完結(jié).這就需求體系能夠主動提
示最小刀具直徑以及最短夾刀長度；并能主動進行刀具干與查看.此外；在進行數(shù)控加工之前；為了能夠
讓用戶直觀地判別加工進程能否發(fā)作過切或刀柄的干與；ＣＡＭ體系應該供給加工進程的動態(tài)仿真驗證；
即把加工進程中的零件模型、刀具實體、切削加工進程及加工成果；選用不一樣的色彩一同動態(tài)顯示出來；
模仿零件的實踐加工進程；不只能夠調(diào)查加工進程；并且能夠查驗刀具與束縛面能否存在干與或加工過切
的景象，更為領(lǐng)先的辦法是將機床模型與加工進程仿真聯(lián)系在一同；還能夠調(diào)查刀具能否與加工零件以外
的其它部件（如夾具）發(fā)作干與磕碰.
.ǎ擔┎捎瞇碌募庸し椒.
.幔諉韃辛糝兜募庸.
這些年；許多軟件為了習慣高速加工的需求；引入了“二次粗加工”的思維；該思維正是“毛坯殘留
常識”算法的中心.依據(jù)毛坯殘留常識的加工；簡略地講就是依據(jù)殘留毛坯的加工.在當時運用的許多粗
加工辦法中；這種辦法現(xiàn)已得到我們的共同認可.它的作業(yè)進程是：先履行初次粗加工；然后將加工得到
的形狀作為生成下次粗加工刀位軌道的新毛坯.然后依據(jù)新毛坯；運用各種走刀辦法（如行切；環(huán)切等）
進行粗加工.其實整個進程的思維就是始終堅持刀具切到資料；削減空走刀；以到達前進加工功率的意圖.
在具有這一加工辦法的ＣＡＭ 軟件中；一旦你指定初始毛坯；并設定之后的加工為依據(jù)剩余毛坯的辦法；
體系在核算下一步刀位時總是依據(jù)上一步加工后的剩余毛坯.由于有了當時毛坯信息；所以隨后發(fā)生的刀
具軌道就能夠做到比擬優(yōu)化、合理.
.猓諳嘸庸.
為了前進切削速度；大家提出一種被稱為“擺線”加工的刀位軌道核算新辦法.這種加工辦法是運用
切削刀具的側(cè)刃來切削被加工資料.“擺線”是圓上一固定點跟著圓沿直線翻滾時生成的軌道.一般來說；
擺線是這樣一種曲線：假設曲線Ａ上有一固定點；當Ａ沿另一曲線Ｂ進行無滑動的翻滾時；固定點的軌道
就是擺線.“擺線”加工十分合適高速銑削；由于切削的刀具總是沿著一條具有固定半徑的曲線運動.在
整個加工進程中；它使刀具運動總能堅持共同的進給率.
.ǎ叮┨峁危眨遙攏硬宀怪噶釕杉際.
傳統(tǒng)的模具型面數(shù)控加工時常常選用直線插補和圓弧插補技能；在高速加工中已不太適用；一則是因
為數(shù)據(jù)量大；添加機床數(shù)控處置時刻；一則是不方便機床進行進給速度操控；影響加快加工的功率.許多軟
件和機床供給ＮＵＲＢＳ曲線插補技能 一方面大大下降了數(shù)控程序的數(shù)據(jù)量；一方面光滑了數(shù)控加工刀
具軌道.
. 結(jié)束語
高速加工技能在模具制作中有廣泛的運用遠景；高速加工機床和數(shù)控技能日趨老練.面向高速加工技
術(shù)的數(shù)控編程技能的開展顯得相對落后；成了制約高速加工技能在模具制作中廣泛運用的瓶頸.值得快樂
的是；當時很多的ＣＡＭ技能研討者和各大ＣＡＤ／ＣＡＭ軟件開發(fā)商正在對高速加工的數(shù)控編程技能進
行廣泛而深化的研討；信任在不遠的將來；徹底合適模具的高速加工的數(shù)控編程體系就會呈現(xiàn).
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