模具高速加工技術（下）

高速加工(HSM)對機床及刀具的要求
　　高速加工對機床的要求
　　主軸速度應能達到12000～40000r/min；
　　進給速度應達40～60m/min；
　　快速移動速度達90m/min；
　　加速度為1g；
　　高剛性的機械結(jié)構(gòu)；
　　高穩(wěn)定、高剛度、冷卻良好的高速主軸；
　　精確的熱補償系統(tǒng)；
　　高處理能力的控制系統(tǒng)(線性插補5-20Microns或NURBS插補功能)；
　　具有預處理能力的控制系統(tǒng)。
　　高速加工對刀具及裝夾的要求
　　刀夾、刀具的加速度小于3g；
　　刀具的徑向跳動小于0.015mm；
　　刀長一般小于刀具直徑的4倍。
　　高速加工(HSM)對CAM系統(tǒng)的要求
　　高速加工有著不同于傳統(tǒng)加工的特殊的加工工藝要求，而數(shù)控加工的數(shù)控指令包含了所有的工藝過程，故應用于高速加工的數(shù)控自動編程系統(tǒng)——CAM系統(tǒng)必須能夠滿足相應的特殊要求。
　　CAM系統(tǒng)應具有很高的計算編程速度
　　高速加工中采用非常小的進給量與切深，故對NC程序的要求比對傳統(tǒng)系統(tǒng)的NC程序要求要嚴格得多，要求計算速度要快且方便、節(jié)約編程時間等。另外，快的編程速度使操作人員能夠?qū)Χ喾N加工工藝策略進行比較，以便采取最佳的工藝方案，并對刀具軌跡進行編輯、優(yōu)化，以達到最佳的加工效率。
　　全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查
　　高速加工以高出傳統(tǒng)加工近10倍的切削速度加工，一旦發(fā)生過切,其后果不堪設想，故CAM系統(tǒng)必須具有全程自動防過切處理能力。傳統(tǒng)的曲面CAM系統(tǒng)是局部加工的概念，極容易發(fā)生過切現(xiàn)象，一般都是靠人工選擇干預的辦法來防止，很難保證過切防護的安全性，只有通過新一代的、智能化的、面向?qū)ο蟮腃AM系統(tǒng)，才能實現(xiàn)防過切處理全部由系統(tǒng)自動完成，才能真正保證其安全性。
　　高速加工的重要特征之一就是能夠使用較小直徑的刀具加工模具的細節(jié)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)能夠自動提示最短夾刀長度并自動進行刀具干涉檢查，這對于高速加工非常重要。
　　進給率優(yōu)化處理功能
　　為了能夠確保最大的切削效率，并保證在高速切削時加工的安全性，應根據(jù)加工瞬時余量的大小，由CAM系統(tǒng)自動對進給率進行優(yōu)化處理。
　　符合高速加工要求的豐富的加工策略
　　與傳統(tǒng)方式相比，高速加工對加工工藝走刀方式有著特殊要求，因而要求CAM系統(tǒng)能夠滿足這些特定的工藝要求：
　　應避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化，以避免因局部過切而造成刀具或設備的損壞。應保持刀具軌跡的平穩(wěn)，避免突然加速或減速。下刀或行間過渡部分最好采用斜式下刀或圓弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料。
　　行切的端點采用圓弧連接，避免直線連接。
　　除非情況必須如此，否則仍應避免全力寬切削。
　　殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至達到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成。
　　刀具軌跡編輯優(yōu)化功能非常重要，應避免多余空刀，可通過對刀具軌跡的攝像、復制、旋轉(zhuǎn)等操作來避免重復計算。
　　刀具軌跡裁剪修復功能也很重要，可通過精確裁剪減少空刀提高效率；也可用于零件局部變化編程，僅需編輯修改邊際，無需對整個模型重新編程。
　　高速加工對編程人員的要求與編程方式的改變
　　采用高速加工設備之后，對編程人員的需求量將會增加，因高速加工工藝要求嚴格，過切保護更加重要，故需多花時間對NC指令進行仿真檢驗。一般而言，高速加工編程時間比普通加工編程時間要長得多，然而卻大大縮短了加工時間。為了保證高速加工設備足夠的使用率，需配置更多的CAM人員。
　　傳統(tǒng)CAD/CAM中，NC指令的編制是由遠離加工現(xiàn)場的CAD/CAM工程師來完成的，因編程與加工地點分離，往往因編程人員對現(xiàn)場條件及加工工藝不夠清楚而需要對NC指令進行反復檢驗與修改，影響正常使用。隨著CAM系統(tǒng)智能化水平的提高，已經(jīng)出現(xiàn)了新一代獨立運行的智能化的CAM專業(yè)系統(tǒng)，如DELCAM公司的PowerMILL，其主要特點是面向?qū)ο蟮膶嶓w加工方式，而非傳統(tǒng)的曲面局部加工方式。只需輸入并選擇加工工藝，即可自動完成編程操作。編程的復雜程度與零件的復雜程度無關，只與加工工藝有關，因而非常易于掌握，只需短時間培訓即可掌握使用。在歐美發(fā)達國家，為了充分發(fā)揮NC設備操作人員的優(yōu)勢，縮短加工時間間隔，機側(cè)編程已經(jīng)成為逐漸流行的發(fā)展趨勢。