凡是成功的機(jī)械師和編程員都會(huì)認(rèn)識(shí)到，高速加工是一種本質(zhì)上完全不同的加工方法。

    保持材料的恒定切削

    在一個(gè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的系統(tǒng)中，所有的操作元素，只要求比它們所能發(fā)揮的峰值能力低一點(diǎn)兒，沒(méi)有一項(xiàng)需要超負(fù)荷發(fā)揮，這就是我們?cè)诟咚偌庸ぶ袘?yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。為了避免刀具在加工過(guò)程中的損壞，加工速度和進(jìn)給率都應(yīng)保持在刀具路徑所能承受的峰值負(fù)荷之內(nèi)。然而，在所有的非峰值負(fù)荷操作期間，速度和進(jìn)給率應(yīng)該以這樣的方式設(shè)定：讓刀具的速度低于其可能達(dá)到的極限速度。在整個(gè)切削過(guò)程中，我們希望刀具在其閾值的邊緣范圍內(nèi)工作。也就是說(shuō)，我們希望材料的切削保持恒定不變的狀態(tài)或保持恒定的切屑負(fù)荷。如果切屑負(fù)荷不穩(wěn)定，那么可能會(huì)發(fā)生以下兩種情況：要么是該工藝損壞了刀具，要么是該工藝運(yùn)行速度太慢。

    在CAM編程過(guò)程中，優(yōu)化粗加工的金屬切削速度是*重要的一個(gè)步驟。根據(jù)刀具和材料的某一特定組合情況，加工工作臺(tái)所推薦的切削深度和跨距是假定您在整個(gè)的刀具路徑中采用同樣的跨距進(jìn)行粗加工切削的。然而，如果您的路徑涉及到開(kāi)槽移動(dòng)，或無(wú)意中陷入到圓角之中，那么刀具可能會(huì)碰到比預(yù)期更多的材料。

    只有當(dāng)需要切削的材料各個(gè)面都是開(kāi)放式的時(shí)候，采用簡(jiǎn)單的偏置加工模式才是*理想的。如果需要加工的壁面與您準(zhǔn)備進(jìn)行粗加工的區(qū)域相鄰，那么這一加工模式可能會(huì)造成刀具在整個(gè)材料上開(kāi)槽（圖1）。更好的辦法是選用零件隨同偏置模式。這種加工模式是從零件的壁面開(kāi)始的，逐漸向內(nèi)加工，這樣可避免開(kāi)槽。即使這一刀具路徑包括許多快速的切削運(yùn)動(dòng)，但由于這一模式允許增加跨距，整體的加工時(shí)間也可以隨之減少。*好的辦法是采用擺線加工模式，它可監(jiān)控刀具的切削量，保持穩(wěn)定的閾值。

圖1采用普通的加工模式（上），刀具需花費(fèi)一定時(shí)間開(kāi)槽；采用零件隨同加工模式（中），可提高工藝的加工效率，避免開(kāi)槽；采用擺線加工模式（下），可進(jìn)一步使工藝的效率提高，防止刀具陷入其中

    堅(jiān)持Z水平操作

    在大多數(shù)情況下，與預(yù)計(jì)的精加工操作相比，通過(guò)Z水平操作（也稱作“水平線”或“Z常數(shù)”加工）對(duì)3D表面進(jìn)行精加工，可提供更好的材料接觸性能和更穩(wěn)定的表面粗糙度。在固定的軸向切削深度和從上向下的切削過(guò)程中，采用Z水平操作可保證穩(wěn)定的材料切削速度和穩(wěn)定的刀具適應(yīng)能力。相反，預(yù)計(jì)的光柵操作需根據(jù)零件的幾何形狀上下爬坡，當(dāng)它們?cè)谂逝蓝钙聲r(shí)，以及在軸向接觸的過(guò)程中會(huì)受到大量波峰的影響。如果這些峰值負(fù)荷區(qū)沒(méi)有使刀具損壞，那么該工藝中的非陡坡零件切削速度也會(huì)變得太慢。

    了解控制系統(tǒng)

    某些控制系統(tǒng)具有高速處理的模式，在粗加工操作過(guò)程中，亞微米級(jí)精度會(huì)受到過(guò)度的影響，但它可為加速性能和減速性能提供有利的條件。例如，在Makino機(jī)床上采用Fanuc控制系統(tǒng)，在進(jìn)行粗加工周期前，只要以簡(jiǎn)單的M251代碼進(jìn)行車削加工，就可使粗加工時(shí)間減少30%。西門(mén)子的Sinumerik840D控制系統(tǒng)也具有同樣的高速周期性能（832周期），這可以允許用戶設(shè)定各種不同速度的*佳模式。來(lái)自UGS公司NX類的先進(jìn)CAM系統(tǒng)可以提供專用的操作樣板，一旦其設(shè)置值確定以后，就可用來(lái)自動(dòng)操作。

    較短的刀具更為理想

    刀具是采用懸臂安裝的，刀具的作用力集中在自由臂上。根據(jù)物理公式證明，刀具的偏差是與刀具的長(zhǎng)度成正比的。例如，一把直徑6mm、長(zhǎng)度24mm的刀具與一把長(zhǎng)度20mm的同樣刀具相比，其偏差要比后者高50%（圖2）。

圖2刀具長(zhǎng)度增加20%會(huì)使刀具加工偏差增加50%

    刀刃上的偏差主要來(lái)自于刀具的各種負(fù)面效應(yīng)，如刀具的顫振、擺動(dòng)和沖擊負(fù)荷。因此應(yīng)盡量將這些偏差降低到*低限度，這一點(diǎn)是非常重要的。降低刀具的長(zhǎng)度是控制刀具偏差的*好辦法，而且仍然能保持其材料的高切削速度。在UGS公司的NX加工中，刀具長(zhǎng)度顧問(wèn)向用戶提出了刀具的*低長(zhǎng)度要求，確保其以足夠的長(zhǎng)度來(lái)加工某一特定的幾何形狀。

    不要直接攀越陡坡

圖3上邊的刀具路徑可使刀具輕松地攀越陡坡。將刀具的路徑角度改變45°以后（下）有利于降低刀具上的負(fù)荷

    徒步旅行者可以告訴你，在爬山時(shí)，需要保持一定的角度才能更有效、更容易地攀越山坡。對(duì)于立銑刀來(lái)說(shuō)，要攀越陡坡也是非常困難的，因?yàn)樵谂势逻^(guò)程中，刀具將會(huì)碰到更多的材料。當(dāng)坡度越來(lái)越陡時(shí)（如在大部分的模具型腔和型芯的吃刀面上），刀具的軸向阻力會(huì)大大增加。這一阻力可能會(huì)使刀具折斷。

    有兩種技術(shù)可以降低刀具在爬坡過(guò)程中產(chǎn)生的巨大阻力。一種是采用曲折的路徑來(lái)改變爬坡角度，使刀具接近坡壁的角度為45，而不是讓刀具直接往坡度里拱動(dòng)前進(jìn)。總之，以一定的角度爬坡有利于降低其有效的坡度，以免刀具超過(guò)負(fù)荷（圖3）。采用45切削的另一個(gè)好處是，在0~90的圓角運(yùn)行在每一次走刀過(guò)程中只是暫時(shí)性的接觸，這樣，可使刀具有一段恢復(fù)的時(shí)間。在經(jīng)過(guò)幾道走刀以后，與這些圓角平行的切削將會(huì)增加刀具的負(fù)荷，可能會(huì)使刀尖的溫度上升，削弱刀具的強(qiáng)度。

    為避免刀具在切削坡壁時(shí)發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象，還可以采用另一種技術(shù)，即采用Z水平操作方法，預(yù)先加工這些坡壁。然后再進(jìn)行整個(gè)零件上曲折區(qū)域的銑削加工，而這些坡壁的預(yù)加工意味著刀具在碰到這些坡壁時(shí)，其之字形曲折銑削可避免刀具增加不必要的負(fù)荷。

    加強(qiáng)與刀具設(shè)計(jì)者的互動(dòng)

圖4增加此處的閉合圓角半徑可使零件的加工時(shí)間減少20%

    與其他的特點(diǎn)相比，某些特點(diǎn)需要更仔細(xì)的編程和加工。例如，在模具零件的加工中，經(jīng)常會(huì)碰到一些較小的凹面圓角半徑和狹窄的槽縫。因此，應(yīng)該讓你的刀具設(shè)計(jì)人員了解這類潛在的、具有挑戰(zhàn)性的加工實(shí)例，它們會(huì)使你們的加工變得更加容易。例如，大部分閉合模具的表面不需要精密的垂直圓角和槽縫。這些是很容易修正的，從而使零件的加工更加容易和更加快速（圖4）?？傊行У母咚偌庸げ粌H僅涉及到主軸的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和刀具路徑的圓滑程度，而且還要注意到刀具路徑本身的性質(zhì)，甚至還涉及到更廣泛的交流和聯(lián)系。高速加工模具技巧