模具高速加工技術(shù)（下）

高速加工(HSM)對(duì)機(jī)床及刀具的要求
　　高速加工對(duì)機(jī)床的要求
　　主軸速度應(yīng)能達(dá)到12000～40000r/min；
　　進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)40～60m/min；
　　快速移動(dòng)速度達(dá)90m/min；
　　加速度為1g；
　　高剛性的機(jī)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(bǔ)償系統(tǒng)；
　　高處理能力的控制系統(tǒng)(線性插補(bǔ)5-20Microns或NURBS插補(bǔ)功能)；
　　具有預(yù)處理能力的控制系統(tǒng)。
　　高速加工對(duì)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(dòng)小于0.015mm；
　　刀長(zhǎng)一般小于刀具直徑的4倍。
　　高速加工(HSM)對(duì)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(yīng)用于高速加工的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)——CAM系統(tǒng)必須能夠滿足相應(yīng)的特殊要求。
　　CAM系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算編程速度
　　高速加工中采用非常小的進(jìn)給量與切深，故對(duì)NC程序的要求比對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)的NC程序要求要嚴(yán)格得多，要求計(jì)算速度要快且方便、節(jié)約編程時(shí)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(jìn)行比較，以便采取最佳的工藝方案，并對(duì)刀具軌跡進(jìn)行編輯、優(yōu)化，以達(dá)到最佳的加工效率。
　　全程自動(dòng)防過切處理能力及自動(dòng)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(shè)想，故CAM系統(tǒng)必須具有全程自動(dòng)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(yù)的辦法來防止，很難保證過切防護(hù)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(shí)現(xiàn)防過切處理全部由系統(tǒng)自動(dòng)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(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)能夠自動(dòng)提示最短夾刀長(zhǎng)度并自動(dòng)進(jìn)行刀具干涉檢查，這對(duì)于高速加工非常重要。
　　進(jìn)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(shí)加工的安全性，應(yīng)根據(jù)加工瞬時(shí)余量的大小，由CAM系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)進(jìn)給率進(jìn)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(duì)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(yīng)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(shè)備的損壞。應(yīng)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(diǎn)采用圓弧連接，避免直線連接。
　　除非情況必須如此，否則仍應(yīng)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(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至達(dá)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(yīng)避免多余空刀，可通過對(duì)刀具軌跡的攝像、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)等操作來避免重復(fù)計(jì)算。
　　刀具軌跡裁剪修復(fù)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(duì)整個(gè)模型重新編程。
　　高速加工對(duì)編程人員的要求與編程方式的改變
　　采用高速加工設(shè)備之后，對(duì)編程人員的需求量將會(huì)增加，因高速加工工藝要求嚴(yán)格，過切保護(hù)更加重要，故需多花時(shí)間對(duì)NC指令進(jìn)行仿真檢驗(yàn)。一般而言，高速加工編程時(shí)間比普通加工編程時(shí)間要長(zhǎng)得多，然而卻大大縮短了加工時(shí)間。為了保證高速加工設(shè)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(yuǎn)離加工現(xiàn)場(chǎng)的CAD/CAM工程師來完成的，因編程與加工地點(diǎn)分離，往往因編程人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件及加工工藝不夠清楚而需要對(duì)NC指令進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)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(dú)立運(yùn)行的智能化的CAM專業(yè)系統(tǒng)，如DELCAM公司的PowerMILL，其主要特點(diǎn)是面向?qū)ο蟮膶?shí)體加工方式，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(dòng)完成編程操作。編程的復(fù)雜程度與零件的復(fù)雜程度無關(guān)，只與加工工藝有關(guān)，因而非常易于掌握，只需短時(shí)間培訓(xùn)即可掌握使用。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，為了充分發(fā)揮NC設(shè)備操作人員的優(yōu)勢(shì)，縮短加工時(shí)間間隔，機(jī)側(cè)編程已經(jīng)成為逐漸流行的發(fā)展趨勢(shì)。