2高速加工工藝技術及策略

    高速加工時，進給速度快、主軸轉(zhuǎn)速高，實際上從切削過程中刀具的每齒切削量來看，高速加工中的每齒切削量與常規(guī)加工基本相同，甚至有可能更小。要正確設置加工參數(shù)，使加工程序既能滿足高速加工設備的要求，又能達到高效加工的目的。

2．1 高速加工中需要注意的問題

2．1．1選擇合適的高速加工刀具

    要根據(jù)被加工工件材料來選擇合適的加工刀具，這對剛接觸機械加工的人來說是很困難的，它需要較豐富的工藝經(jīng)驗。對于數(shù)控高速加工，工藝人員在以往常規(guī)的加工中積累的經(jīng)驗也不再適用。這時，可以利用CAM軟件作為計算機輔助制造的工具平臺，充分發(fā)揮計算機的計算和數(shù)據(jù)容量大的優(yōu)勢進行選擇。主流的CAM軟件都有一個專家系統(tǒng)，在數(shù)控加工編程過程中，一旦選定了某種刀具材料和被加工材料，專家系統(tǒng)就可以給出相應的加工參數(shù)。這些數(shù)據(jù)是根據(jù)刀具和被加工材料的物理性能，結(jié)合實際加工經(jīng)驗得來的，應該在加工中充分利用。另外，不同的刀具供應商也會針對其產(chǎn)品為用戶提供一些合理的加工參數(shù)，用戶可以在加工中借鑒。也可以將實際加工中曾經(jīng)使用過的切削參數(shù)輸入到專家系統(tǒng)中，作為經(jīng)驗數(shù)據(jù)保存和繼承。

2．1．2刀具路徑的生成

    高速加工中，利用CAM軟件生成的刀具路徑形狀至關重要，不僅要求減少極端換向的發(fā)生，同時要求考慮到機床主軸的負載情況，一定要在主軸達到最高轉(zhuǎn)速后，再切人毛坯材料。

    在編程過程中，CAD／CAM軟件往往通過一些參數(shù)設置來達到上述目的。例如，在CAD／CAM軟件中，通常具有角部處理方式的參數(shù)選項，從而保證自動生成的刀具路徑不會出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎的情況。型腔加工中，刀具路徑通過“最小半徑”參數(shù)保證了形成零件表面的最外側(cè)圓角半徑不會小于指定值，而中間去除余料部分通過“高速加工角部優(yōu)化”參數(shù)保證圓角過渡，而不是急轉(zhuǎn)彎換向。

    在加工型腔的過程中還有一點要特別注意，切入時盡量選擇螺旋導人，而不是擺動刀具導人毛坯。因為在刀具擺動過程中可能改變切削方向。適當?shù)匮娱L刀具導入距離還可以起到確保主軸完全啟動后切入被加工材料的功效。

    在條件允許的情況下，最好在毛坯的外面換向，換向后再切人毛坯。急轉(zhuǎn)彎換向不僅影響機床壽命，而且影響加工零件的幾何精度。外形的尖角形狀在角部處理參數(shù)的控制下，可以引導刀具導出毛坯，然后從毛坯外側(cè)換向后再次導入。這種外旋引導方式僅改變了加工方向，而且可以保證零件外形的準確。CAM軟件提供的角部處理方式可以解決這類問題，關鍵在于設置加工參數(shù)過程中是否能夠合理地利用這些參數(shù)功能。

2．1．3加工中變形的對策

    加工零件變形給很多的工程技術人員帶來煩惱。機加工過程中的變形因素比較多，高速加工中，切削過程產(chǎn)生的熱量大部分被切屑帶走，而不是傳遞到工件中去，因此，可以有效地減少熱變形。常規(guī)加工中，由于受刀具徑向切削力的影響，會產(chǎn)生“讓刀”現(xiàn)象，如果不注意，也會使零件形狀不準確。

    高速加工中，每齒切削量相對較小，可以有效地減少徑向切削力的影響，但是并不是意味著可以一味地減少切削用量，在刀具高速旋轉(zhuǎn)過程中，刀具切入零件過少會產(chǎn)生振動，由于刀具振動帶來的負面影響反而更大，因此，在高速加工中，往往采用增大徑向切深，減少軸向切削深度的方式來減少刀具振動。在編程軟件中，一般是通過增大步距，減少切削增量的方式來實現(xiàn)。

2．2高速加工實例

    某注射模工件材料為40Cr，模具尺寸200mm X180mm×80mm，表面粗糙度要求：Rao．4um，材料硬度為35HRC。按表1所示的加工工藝參數(shù)，在MIKRONHSM700高速數(shù)控加工中心上進行粗加工、半精加工和精加工。

    注射模進行高速數(shù)控切削加工的仿真加工示意圖如圖3所示。通過高速數(shù)控加工，不僅提高了模具制造精度，而且縮短了制造周期，大大提高了生產(chǎn)效率。

 

圖3注射模的高速數(shù)控加工仿真示意圖

3 結(jié)語

    高速加工中CAD／CAM軟件功能的正確應用，對高速加工零件精度有很大的影響。不僅要掌握CAD／CAM軟件的常用功能，同時還要注意CAD／CAM軟件對高速加工的影響。

    高速加工對加工工件的每個環(huán)節(jié)要求嚴格，要使用合適的物理設備，并精確地指定有關參數(shù)。CAD／CAM軟件對高速加工的質(zhì)量和穩(wěn)定性具有明顯的影響。如要獲得良好的高速加T效果，最有效的方法是把握加工工藝技術與策略，為CAD／CAM系統(tǒng)提供有利的加工條件。