CAM對高速加工的影響

盡管對高速加工的研究已有多年，但現(xiàn)在對高速加工還缺少一個明確簡潔的定義和解釋。高速加工的基本出發(fā)點是高速低負荷狀態(tài)下的切削可較低速高負荷狀態(tài)下切削更快地切除材料。低負荷切削意味著可減輕切削力，從而減少切削過程中的振動和變形。使用合適的刀具，在高速狀態(tài)下可切削高硬質(zhì)的材料。同時，高速切削可使大部分的切削熱通過切屑帶走，從而減少零件的熱變形。
    上述這些優(yōu)點僅在合適的加工策略的情況下才能實現(xiàn)。如果使用了不適當(dāng)?shù)募庸げ呗裕�輕則會導(dǎo)致刀具壽命的降低，重則可能導(dǎo)致更加可怕的結(jié)果。有一點必須記住，這就是高速加工并不是簡單地使用現(xiàn)有刀具路徑，通過提高主軸轉(zhuǎn)速和進給率實現(xiàn)。
高速加工刀具路徑
高速銑削刀具路徑有多種限制，當(dāng)將這些限制逐一列出后，則之所以需要這些限制的原因就一目了然。
1. 刀具不能和零件產(chǎn)生碰撞
2. 切削負荷必須在刀具的極限負荷之內(nèi)
3. 殘留材料不能大于指定極限
4. 應(yīng)避免材料切除率的突然變化
5. 切削速度和加速度必須在機床能力范圍內(nèi)
6. 切削方向（順銑/逆銑）應(yīng)保持恒定
7. 應(yīng)避免切削方向的突然變化
8. 盡量減少空程移動
9. 切削時間應(yīng)減少到最短
    然而，在實際零件的刀具路徑編制過程中，很難全部滿足上述要求。事實上，在加工復(fù)雜形狀的零件時，也根本無法全部滿足上述要求。在這種情況下，應(yīng)盡可能地滿足這些要求，同時，在必要的情況下可忽視一個或多個限制。在上述限制中，有些限制相對其它限制來說顯然更加重要，應(yīng)首先滿足這些限制。上述的這些限制是大致按其重要性而順序列出。
    精加工為高速加工提出了一個特殊的問題，即刀痕問題。由于零件形狀的限制，對切削條件的妥協(xié)常常會在加工后的零件表面上留下可見刀痕。當(dāng)然，可通過拋光的方法來消除這些刀痕，但這樣就違背了我們使用高速加工的初衷。可很容易地對粗加工和半精加工進行優(yōu)化處理，因為在進行過這些操作后，CAM操作者有多種選擇來修改零件的形狀，刀痕可通過隨后的精加工來消除。
編程能力
    好的高速加工程序在機床上執(zhí)行得非�？�，但它的產(chǎn)生卻需花費很長的時間和大量的精力。在如模具制造這樣的單件加工領(lǐng)域，因等待加工程序而導(dǎo)致機床停機的現(xiàn)象非常普遍。如果簡單地將這種壓力強加給CAM操作者，讓他們更快地產(chǎn)生刀具路徑，常常會迫使他們走捷徑。其結(jié)果是所編制的程序并不經(jīng)濟、有效。盡管機床在繼續(xù)運轉(zhuǎn)，但加工速度卻大打折扣。
    顯然，使用這種策略進行高速加工是不明智的。要得到最好的高速加工結(jié)果，必須提供足夠強大的CAM能力，以能得到高質(zhì)量的加工程序，保證機床能全負荷地進行工作。為此需：
· 使用具備自動高速加工功能的CAM軟件。這樣可減少操作者優(yōu)化程序的工作量。
· 使用能快速計算出無過切刀具路徑的CAM軟件。批處理功能可將復(fù)雜程序的計算留在夜間進行。
· 使用高性能的計算機并經(jīng)常更新配置。確保計算機具有足夠內(nèi)存，以提高其運行效能。
· 確保每臺機床都配備有足夠多的CAM編程人員。培訓(xùn)機床操作者，使他們能直接在車間進行加工編程，這樣可最大限度地發(fā)揮他們的加工技能。
· 確保對操作者進行了適當(dāng)?shù)母咚偌庸ぞ幊膛嘤?xùn)。
安排加工順序
    除最簡單的零件外，高速加工總是牽扯到多個加工步驟。在高速加工編程中，最重要的是選取正確的加工順序。Delcam所遇到的用戶問題，有很大一部分都是策略的使用順序問題，而不是策略本身的使用問題。盡管CAM軟件如PowerMILL的自動化水平日益提高和增強，但它最終代替不了用戶自己對加工零件和加工策略的理解和經(jīng)驗。
在這里我們無法詳細討論如何安排加工順序，在此，僅給出幾條安排加工順序的基本原則：
· 永遠同時考慮欲切除的材料，而不是僅僅考慮要加工成形的幾何形狀。
· 盡可能地將加工步驟減少到最少。
· 盡可能地使用連續(xù)策略，例如，偏置路徑通常比平行路徑好。
· 在可能情況下應(yīng)盡量避免垂直下刀，盡量從材料外部切入材料。
· 在零件的一些臨界區(qū)域應(yīng)盡量保證不同步驟的精加工路徑不重疊。這些區(qū)域如果出現(xiàn)路徑重疊，勢必會出現(xiàn)刀痕。
· 盡量不換刀，使用單個刀具精加工臨界區(qū)域。刀具設(shè)置錯誤常常導(dǎo)致精加工后加工表面出現(xiàn)刀痕。
· 盡可能使用短刀具。長刀具更容易磨損。如有可能，應(yīng)考慮重新定位零件方向，使用短刀具來加工不容易加工的區(qū)域。
結(jié)論：
    高速加工對加工工程中的每個環(huán)節(jié)的要求都很苛刻。使用正確的物理設(shè)備是進行高速加工的基本要求，可精確指定這些物理設(shè)備的參數(shù)。很難具體指定高速加工中需要什么樣的CAD和CAM功能，而CAD和CAM對高速加工的質(zhì)量和穩(wěn)定性具有顯著影響。
    供高速加工使用的CAD模型必須能精確地表達要加工出的模型形狀，這意味著兩點，其一，模型精度必須大于加工公差；其二，在可能的情況下，應(yīng)將不需要進行銑削加工的模型特征從模型中刪除或遮蓋。
    昂貴的高速加工設(shè)備必須配備以足夠的CAM編程人員，以保證機床使用的是最好的程序。讓機床加工人員在車間編制加工程序是提高編程質(zhì)量的一個途徑。
    確保CAM操作者和機床操作人員進行過良好的高速加工技術(shù)培訓(xùn)。
    仔細安排加工順序至關(guān)重要。適當(dāng)使用CAM系統(tǒng)所提供的加工策略是獲得良好高速加工結(jié)果的最有效途徑。