高速銑削與數(shù)控編程技術(shù)

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1、高速銑削與數(shù)控編程技術(shù)摘要：對高速銑削和高速數(shù)控編程進(jìn)行工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié),介紹了在高速數(shù)控編程時應(yīng)該注意和避免的問題,并提出對高速數(shù)控編程進(jìn)行優(yōu)化的方法。關(guān)鍵詞：高速銑削加工數(shù)控編程高速銑削一般采用高的銑削速度,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量,小的徑向和軸向銑削深度。一般情況下,高速銑削的銑削速度要比常規(guī)速度高出5~10倍,其材料去除率是常規(guī)銑削的3~5倍以上。銑削時,大量的銑削熱被切屑帶走,因此工件的表面溫度較低[2]。隨著銑削速度的提高,銑削力略有下降,表面質(zhì)量提高,加工生產(chǎn)率隨之提高。但在高速加工范圍內(nèi),隨銑削速度的提高會加劇的磨損,如圖1所示。1高速切削對數(shù)控編程的具體要求

2、高速切削有著比傳統(tǒng)切削特殊的工藝要求,除了高速切削機(jī)床和高速切削刀具,具有合適的編程軟件也是至關(guān)重要的。一個優(yōu)秀的高速加工CAM編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度、較強(qiáng)的插補(bǔ)功能、全程自動過切檢查及處理能力、自動刀柄與干涉檢查、進(jìn)給率優(yōu)化處理功能、刀具軌跡編輯優(yōu)化功能、加工殘余分析功能等。國內(nèi)外比較成熟適用于高速加工編程的軟件有西門子公司的UnigraphicsNX、英國DelCAM公司的PowerMill、以色列的Cimatron軟件。其中英國DelCAM公司的PowerMill在3D加工中優(yōu)勢較為突出。高速切削中的NC代碼并不僅僅局限于切削速度、切削深度和進(jìn)給量

3、的不同數(shù)值。NC編程人員必須改變他們的全部加工策略,以創(chuàng)建有效、精確、安全的刀具路徑,從而得到預(yù)期的表面精度[2]。數(shù)控編程時首先要注意加工方法的安全性和有效性;其次要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn),這會直接影響加工質(zhì)量和機(jī)床主軸等零件的壽命;最后要盡量使刀具載荷均勻,這會直接影響刀具的壽命。高速切削對數(shù)控編程的具體要求如下。1.1保持恒定的切削載荷高速銑削過程中保持恒定的切削載荷非常重要,這會直接影響工件的加工質(zhì)量和機(jī)床主軸以及刀具等零件的壽命。1.1.1保持金屬的去除量恒定在加工中恒定的金屬去除量可以獲得較好的加工質(zhì)量,由于切削載荷均勻,從而可以延長刀具和

4、機(jī)床的使用壽命。為保持恒定的切削條件,主要采用順銑方式進(jìn)行粗加工。在高速切削過程中采用順銑銑削方式,可以產(chǎn)生較少的切削熱,降低刀具的負(fù)載,降低甚至消除了工件的加工硬化,以及獲得較好的表面質(zhì)量等。在工件余量不均勻的情況下,通常采用等高加工策略來保證恒定的金屬去除量。粗加工采用的方法通常是在Z方向切削連續(xù)的平面,又叫等高加工策略。這種切削遵循了高速加工的理論,采用了比常規(guī)切削更小的切深,從而減小每齒切削去除量。圖2為Z方向切削連續(xù)平面示意圖。通常這種加工方式采用斜向或者螺旋切入,可以獲得較平穩(wěn)的切削路徑。本文由氣動隔膜泵www.wanshunfeng.com電動平

5、車www.hrjx.com.cn聯(lián)合整理發(fā)布在高速切削的粗加工過程中,保持恒定的金屬去除率,可以獲得以下的加工效果:(1)保持恒定的切削負(fù)載;(2)保持切削量的恒定;(3)較好的熱轉(zhuǎn)移;(4)刀具和工件均保持在較冷的狀態(tài);(5)延長刀具壽命;(6)獲得較好的加工質(zhì)量等[1]。1.1.2刀具要平滑地切入工件如圖3所示,在高速切削過程中,讓刀具斜向或者沿螺旋線方向切入工件要優(yōu)于讓刀具沿Z向直接切入,這樣可以保護(hù)刀具和機(jī)床,而且可以獲得較好的加工質(zhì)量。1.1.3保證刀具軌跡的平滑過渡刀具軌跡的平滑是保證切削負(fù)載恒定的重要條件。如圖4所示,螺旋曲線走刀是高速切削加工中

6、一種較為有效的走刀方式。在NC編程中應(yīng)盡量避免刀具路徑軌跡出現(xiàn)尖角,讓軌跡盡可能的光順,這樣可以提高工件表面加工質(zhì)量,從而降低模具數(shù)控加工后的后續(xù)研磨強(qiáng)度。如圖5中c圖所示的刀具軌跡最好。1.1.4盡量減少刀具的急速換向由于進(jìn)給量和切削速度非常高,編程人員必須預(yù)測刀具是如何切削材料的。除了減小步距和切削深度以外,還要避免可能的加工方向的急劇改變。急速換向的地方要減慢速度,急?；蛘呒眲訒茐谋砻婢?而且有可能因?yàn)檫^切而產(chǎn)生拉刀或者在外拐角處咬邊[2]。通常,切削過程越簡單越好。這是因?yàn)楹唵蔚那邢鬟^程可以允許最大的進(jìn)給量,而不必因?yàn)閿?shù)據(jù)點(diǎn)的密集或者方向的急劇改變

7、而降低速度。從一切削層等變率地降到另一層要好于直接躍遷,采用類似于圈狀的路線將每一條連續(xù)的刀具路徑連接起來,可以減小加速度的突變[6]。實(shí)際的高速數(shù)控編程中,常常用圓弧連接來過渡切削移動以緩解這種急速換向的現(xiàn)象。1.2保證工件的高精度1.2.1減少刀具的切入次數(shù)為了保證工件的高精度,最重要的一點(diǎn)就是盡量減少刀具的切入和切出次數(shù)。在高速數(shù)控編程中常常選擇回路或者單向路徑切削。這是因?yàn)樵趽Q向時,NC機(jī)床必須立即停止(緊急降速)然后再執(zhí)行下一步操作。由于機(jī)床的加速局限性,容易造成時間的浪費(fèi)。因此,許多人選擇單向的路徑切削模式來進(jìn)行順銑,盡可能地不中斷切削過程和刀具路

8、徑,盡量減少刀具的切入次數(shù),以獲得相對