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高速加工技能及其在模具制作中的运用
来源:海力轴承网 时间:2014-04-18
向高速加工的数控编程基本准则和高速加工技能对数控编程体系的需求.剖析了现有数控编程软件中选用的面向高速加工的工艺办法.
要害字 高速加工 模具制作 数控编程
. 导言
.玻笆兰停常澳甏坏鹿蒲ЪSalomon 经过对不一样资料进行切削实验；发现了一个风趣的表象：随
着切削速度的添加；切削温度随之添加；单位切削力也随之添加；而当切削速度添加到必定临界值时；如
再添加；切削温度和切削力反而急剧下降.由此；提出了高速加工的概念；所谓高速加工就是指切削速度
高于临界速度的切削加工.对不一样的切削资料和不一样的切削办法来说；高速切削界说的切削速度的规模也
不一样；关于铣削铝、镁合金；切削速度大于１０００ｍ／ｍｉｎ可称为高速加工；而关于加工铸铁或钢；
切削速度大于３０５ｍ／ｍｉｎ就能够称为高速加工了.跟着技能的开展；高速加工的概念也在不断改动；
一般来说；高速铣削除了具有高的切削速度和主轴转速外；还应具有高的进给速度.如一般精铣加工可达
到５０００～１５０００ｍｍ／ｍｉｎ 疾速进给可到达２００００～６００００ｍｍ／ｍｉｎ.
与惯例切削加工比拟；高速加工有如下一些长处；①由于选用高的切削速度和高的进给速度；高速加
工能在单位时刻内切除更多的金属资料；因而切削功率高，②在高速加工的时分；能够选用较少的步距；
到达前进零件外表质量的意图；选用高速加工技能；能够使得零件外表到达磨削的作用，③由于高速加工
时切削力大大下降、大多数切削热被切屑带走；因而工件的变形大大削减，④高的切削速度意味着高的主
轴转速；机床作业鼓励的振荡频率能大大高于工艺体系的固有频率；因而使机床和工艺体系的振荡.
作平稳；这也有利于前进被加工零件的精度和外表质量，⑤由于高速加工时；切削温度较低；单位切削力
较.蚨毒叩哪陀枚饶艿玫教岣.
由于这些长处；所以高速加工首要在航空航天制作范畴得到运用.高速加工给航空航天带来的影响有：
①传统十分难以加工薄壁零件、柔性资料零件的加工；能够运用高速加工的切削力小、切削温度低的长处；
运用高速加工技能进行加工，②高速加工的切削力小、切削功率高；能够选用长径比很大的刀具进行加工；
因而传统的有必要描绘为组合件的一些零件能够描绘为全体件了.如蜂窝零件、飞机的全体框梁等.由于当
时高速加工归于顶级的加工技能；并且首要运用于航空航天等国防制作范畴；因而发达国家对高速加工机
床的出口施行操控方针.跟着技能的前进；高速加工技能不断老练；高速加工机床的本钱也不断下降；使
得高速加工技能已具有向民用制作业搬运的能够性；高速加工技能在模具制作职业有宽广的运用远景.根
据高速加工技能的特色；高速加工技能运用于模具制作业中首要有如下一些长处：①削减加工工序；粗加
工后；直接精加工；不需求半精加工，②外表质量前进；削减或不需求打磨，③精度前进；削减试模作业
量，④能够运用小刀具加工模具细节；削减电极制作和电加工工序，⑤能够在高精度、大进给的办法完结
淬火钢的精加工；且到达很高的模具外表质量；因而能够削减传统加工因精加工后再淬火招致模具变形.
高速加工技能首要触及机床、刀具、和高速加工数控编程３个方面.当时；高速加工机床和刀具技能
已取得了适当开展；为高速加工技能得广泛运用奠定了根底.
. 高速加工机床
施行高速加工技能；首要应有高速加工机床.高速加工机床具有不一样于传统数控机床的特色
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性能好；有杰出的热稳定性；能够传递满意的力距和功率且能接受高的离心力.主轴的刚性好、有稳定的
力矩.带有检测过热设备和冷却设备.
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而能完结高精密伺服操控、高速数控运算和全公役操控功用.
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尤其是对主轴于刀柄的联合有特别的需求；广泛运用的ＨＳＫ刀具一般运用１.保暗男∽抖龋欢皇褂
传统的大锥度刀柄.
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取的加工代码能够有必定量的超前；以便于机床调整进给速度以习惯刀具轨道改动的需求.
. 面向高速加工的数控编程基本准则
高速加工对加工工艺走刀办法有着特别的需求；高速加工的数控编程是一项十分杂乱的技能；ＮＣ代
码的编程员有必要晓得高速加工的工艺进程；再编制数控加工程序时；将这些加工工艺思考进去；一般来说；
在运用高速加工技能进行模具加工时；应注重如下一些准则：
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的俄然改动削减冲击.因而；编程者应当能够充沛预见刀具是怎么切入工件；怎么切出工件；尽量选用平
稳的切入切出办法；下刀或行间、层间的过渡有些最棒选用斜式下刀或圆弧下刀；防止笔直下刀直接挨近
工件资料.
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能；在加工方向进行改动时一般会主动进行进给速度的调整.可是；当加工方向俄然改动时；由于机床的
加快度是有束缚的；因而；有能够做不到及时的速度调整；形成过切或（欠切）；严峻的将形成刀具开裂.
一同；不断地调整进给速度会严峻下降出产功率.因而；编写高速加工数控加工程序时；应尽量防止加工
方向的俄然改动.行切的端点选用圆弧衔接；防止直线衔接、层间应选用螺旋式衔接；防止直线衔接.
.ǎ常┮】赡芪趾愣ㄇ邢鞲涸兀磺邢魃疃取⒔亢颓邢飨咚俣纫欢ㄒ骱.当遇到某处切削
深度有能够添加时；应下降进给速度；以坚持稳定的负载.编写高速加工的数控程序时；应能充沛思考残
留余量的效应；最棒编程软件有残留余量的剖析功用；做依据残留余量的刀具轨道核算.一同；要注重刀
具的实践切削方位；防止切削线速度减低的表象发作；的确处于正常的高速加工切削速度规模；应尽量使
用多坐标编程；经过刀轴旋转来坚持稳定的切触点方位；坚持稳定的切削速度.
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据刀具途径；不太合适于高速加工；一方面数据量太大；加剧数控体系的数据处置担负；形成进给速度要
习惯数控体系的处置速度而减低.另一方面；密布的直线段之间；是Ｃ０接连的；因而数控体系要不断地
调整进给速度；形成进给速度升不上去；严峻影响加工功率.
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加工进程仿真.
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. 高速加工对ＮＣＰ体系的需求
为了能习惯高速加工数控编程的需求；对准高速加工的数控编程体系应该满意相应的特别需求.
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度；因而核算量较传统的数控编程大得多.一同；由于高速加工对工艺的严格需求一般需求不一样计划的对
比剖析；这更加大了编程作业量；所以需求编程体系应该具有高的编程核算速度.
.ǎ玻危茫邢低秤Ω镁哂腥套远拦心芰妥远母缮婕觳槟芰.高速加工以高出传统数控加
工近１０倍的切削速度和进给速度；一旦发作过切或干与；其成果将十分严峻.传统的模具数控加工编程
体系一般选用面向曲面的有些加工；比拟容易发作过切表象；一般都是靠人工挑选干与的办法来防止；很
难确保过切防护的安全性.别的；高速加工在模具的加工制作中常常用于模具细节有些的加工；以替代传
统的电极加工；这是；比拟容易发作刀柄的干与；这就需求ＮＣＰ编程体系能主动查看陈述.
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速加工时的最大的切削功率、最佳的切削条件和切削加工的安全性.
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仿制、挪动、旋转等操作防止重复核算；前进编程功率.
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少程序长度.
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办法；丰厚的进刀和退刀办法；依据残留余量的刀具轨道核算办法.
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速度等参数；能够主动断定答应的加工方向改动的程度（即断定不一样曲率半径的圆弧段答应的进给速度的
改动程度）；轨道上最小的曲率半径与进给速度的联系；能够满意高速加工对切削线速度的主动的调整.
. 具有高速加工编程才能的ＮＣＰ体系简介
当时有关合适高速加工编程的ＮＣＰ（ＣＡＭ）体系的研讨招致了较为广泛的注重；在许多商用ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭ体系；如英国Ｄｅｌｃｏｍ公司的ＰｏｗｅｒＭｉｌｌ、以色列的Ｃｉｍａｔｒｏｎ、美国的
Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ.校裕霉镜模校颍铮牛睿纾椋睿澹澹颍椋睿纾唬茫危霉镜模停幔螅簦澹
ＣＡＭ等在传统的ＮＣＰ模块中添加了合适于高速加工编程的工艺战略.归纳起来首要有如下一些办法：
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在传统切削概括的加工进程中；有法向进、退刀；切向进退刀和相邻概括的角分线进退刀等.而在高
速切削加工概括的进程中；应尽量采纳概括的切向进退刀办法以确保刀具轨道的滑润.在对曲面进行加工
时；传统的数控加工办法一般选用Ｚ向笔直进、退刀；曲面正向与反向的进、退刀等办法；而在选用高速
切削的办法进行曲面加工时；可选用斜向或螺旋式的进刀办法.一同；ＣＡＭ体系应该选用依据常识的加
工办法；这样当螺旋式进刀切入资料时；体系会主动查看刀具信息；若是发现刀具具有盲区时；螺旋加工
半径就不会无束缚减.佣苊庾驳.这就对加工进程的安全性供给了周全的确保.
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这里所说的移刀办法指的是行切中的行间移刀；环切中的环间移刀；等高加工的层间移刀等.运用于
传统切削加工办法的ＣＡＭ软件中的移刀办法大多不合适高速加工的需求.如在行间移刀时；刀具大多是
直接笔直于本来行切方向的法向移刀；招致刀具途径中存在尖角，在环切的状况下；环间移刀也是从本来
切削轨道的法向直接移刀；也会招致刀具轨道呈现不滑润的状况，在等高线加工的层间移刀时；也存在移
刀尖角.这些招致加工中间频频的预览减速影响了加工的功率；然后使高速加工不能真实到达高速加工的
意图.
在行间切削用量（行间距）较大的状况下；能够选用切圆弧衔接的办法进行移刀.可是当行间距较小
时；会由于半径过小而使圆弧近似地成为一点；进而招致行间的移刀变为直线移刀；然后也招致机床预览
减速；影响加工的功率.在这种状况下；应该选用高尔夫球竿头式移刀办法.
环切的移刀一般有两种办法；一种是圆弧切出与切入衔接.这种办法的缺陷是在加工 ３Ｄ杂乱零件
时；由于移刀轨道直接在两个刀具途径之间生成圆.诩渚嘟洗蟮那榭鱿拢换岵校灰虼烁梅椒ㄒ
般多用于在加工中所有的刀具途径都在一个平面内的２．５轴加工，另一种是空间螺线式移刀.这种办法
由于移刀在空间完结；所以防止了上面办法的缺陷.
在进行等高加工时；切削层之间应选用多种螺旋式的移刀办法.
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高速加工进程中；为了延伸刀具的运用寿数和确保加工零件的外表质量；应尽能够坚持稳定的切削参
数；包含坚持切削厚度、进给量和切削线速度的稳定性.当遇到某处切削深度有能够添加时；应该下降进
给速度；由于负载的改动会招致刀具的偏斜；然后下降加工精度、外表质量和缩短刀具寿数.所以；在很
多状况下有必要对工件概括的某些杂乱有些进行预处置；以使高速运转的精加工小直径刀具不会由于前道
工序运用的大直径刀具留下的“加工剩余”而招致切削负载的俄然加大.因而；许多软件供给了适用于高
速加工的 “加工剩余剖析”的功用；这一功用使得ＣＡＭ体系能够精确地晓得每次切削后加工剩余地点的方位.这既是坚持刀具负载不变的要害；更是联系到高速加工胜败的要害.
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高速加工的切削速度比传统的加工办法高出大概１０倍多；一旦发作过切或干与；其成果不堪设想.
在高速加工中；一个前进加工功率的重要手法是选用剩余量加工或清根加工；也就是选用屡次加工或选用
系列刀具从大到小分次加工；直至到达所需尺度；而防止用小刀一次加工完结.这就需求体系能够主动提
示最小刀具直径以及最短夹刀长度；并能主动进行刀具干与查看.此外；在进行数控加工之前；为了能够
让用户直观地判别加工进程能否发作过切或刀柄的干与；ＣＡＭ体系应该供给加工进程的动态仿真验证；
即把加工进程中的零件模型、刀具实体、切削加工进程及加工成果；选用不一样的色彩一同动态显示出来；
模仿零件的实践加工进程；不只能够调查加工进程；并且能够查验刀具与束缚面能否存在干与或加工过切
的景象，更为领先的办法是将机床模型与加工进程仿真联系在一同；还能够调查刀具能否与加工零件以外
的其它部件（如夹具）发作干与磕碰.
.ǎ担┎捎眯碌募庸し椒.
.幔诿鞑辛糁兜募庸.
这些年；许多软件为了习惯高速加工的需求；引入了“二次粗加工”的思维；该思维正是“毛坯残留
常识”算法的中心.依据毛坯残留常识的加工；简略地讲就是依据残留毛坯的加工.在当时运用的许多粗
加工办法中；这种办法现已得到我们的共同认可.它的作业进程是：先履行初次粗加工；然后将加工得到
的形状作为生成下次粗加工刀位轨道的新毛坯.然后依据新毛坯；运用各种走刀办法（如行切；环切等）
进行粗加工.其实整个进程的思维就是始终坚持刀具切到资料；削减空走刀；以到达前进加工功率的意图.
在具有这一加工办法的ＣＡＭ 软件中；一旦你指定初始毛坯；并设定之后的加工为依据剩余毛坯的办法；
体系在核算下一步刀位时总是依据上一步加工后的剩余毛坯.由于有了当时毛坯信息；所以随后发生的刀
具轨道就能够做到比拟优化、合理.
.猓谙呒庸.
为了前进切削速度；大家提出一种被称为“摆线”加工的刀位轨道核算新办法.这种加工办法是运用
切削刀具的侧刃来切削被加工资料.“摆线”是圆上一固定点跟着圆沿直线翻滚时生成的轨道.一般来说；
摆线是这样一种曲线：假设曲线Ａ上有一固定点；当Ａ沿另一曲线Ｂ进行无滑动的翻滚时；固定点的轨道
就是摆线.“摆线”加工十分合适高速铣削；由于切削的刀具总是沿着一条具有固定半径的曲线运动.在
整个加工进程中；它使刀具运动总能坚持共同的进给率.
.ǎ叮┨峁危眨遥拢硬宀怪噶钌杉际.
传统的模具型面数控加工时常常选用直线插补和圆弧插补技能；在高速加工中已不太适用；一则是因
为数据量大；添加机床数控处置时刻；一则是不方便机床进行进给速度操控；影响加快加工的功率.许多软
件和机床供给ＮＵＲＢＳ曲线插补技能 一方面大大下降了数控程序的数据量；一方面光滑了数控加工刀
具轨道.
. 结束语
高速加工技能在模具制作中有广泛的运用远景；高速加工机床和数控技能日趋老练.面向高速加工技
术的数控编程技能的开展显得相对落后；成了制约高速加工技能在模具制作中广泛运用的瓶颈.值得快乐
的是；当时很多的ＣＡＭ技能研讨者和各大ＣＡＤ／ＣＡＭ软件开发商正在对高速加工的数控编程技能进
行广泛而深化的研讨；信任在不远的将来；彻底合适模具的高速加工的数控编程体系就会呈现.
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