2高速加工工藝技術(shù)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(shè)置加工參數(shù)，使加工程序既能滿足高速加工設(shè)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(yīng)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(yīng)該在加工中充分利用。另外，不同的刀具供應(yīng)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(guān)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(shè)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(dǎo)人，而不是擺動刀具導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)刀具導(dǎo)出毛坯，然后從毛坯外側(cè)換向后再次導(dǎo)入。這種外旋引導(dǎo)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(guān)鍵在于設(shè)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(shù)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(yīng)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(shè)備，并精確地指定有關(guān)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(shù)與策略，為CAD／CAM系統(tǒng)提供有利的加工條件。