高速加工机床的设计与应用（五）

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　　高速加工工艺的制订和编程策略
& I: l7 H4 ?* K0 q7 Q8 X% G. G3 Y　　实践证明，只有好的机床和刀具而没有合理的工艺和编程策略与之配合，高速加工技术也难以充分发挥其作用和取得应有的效果，所以加工工艺的制订和编程策略在实施高速加工中具有非常重要的意义和作用。
( R( D) S6 }$ ^: w　　综合已有的一些实践经验和理论分析结果，高速加工工艺的制订和编程时，应注意以下问题：
　　1.加工馀量的清除，一般宜用系列刀具分别进行粗加工，半精加工和精加工的分段处理，不应企图用单一小刀具一次完成加工；
8 K7 e1 ?  R5 k5 @1 g　　2.采用工序集中的原则和合理的工件装夹位置和方式，力求一次装夹定位完成工件的全部加工；
　　3.高速铣削加工中尽量采用顺铣削，因为顺铣时刀具切入工件的切屑厚度是由最大而後逐渐变薄，切刃受力状态好，产生的热量比逆铣时少，有利於延长刀具的使用寿命。
3 d' A. t  u& a2 L' c( W! k　　4.要保持金属去除率恒定，在此条件下，宜用高切速，小切深(背切深度ae不宜大於0.2mm)进行加工，以保证切削载荷的恒定，获得较好的切削热转移和加工质量。
) t) O2 p2 Q2 ~& c1 ?　　5.要尽可能不中断切削过程和刀具路径；减少刀具切入切出工件的次数；尽量避免刀具的急剧转向；在进退刀和从一个切削层进入另一切削层时，应采用螺旋线，圆弧或斜线进出工件，以获得相对平稳的切削过程。
$ ?! ?& _. D3 G, @4 D" y　　6.加工凹凸角时应采用圆弧速度补偿选项，调节刀具在拐角处的进给速度，但切刃的切削速度仍保持恒定，以获得光滑的表面。
6 ^0 j" ]; i  d0 j7 k6 Q3 S  k　　7.在生成加工程序前应对刀具路径进行优化，合并或取消那些零碎的、短的刀位轨迹，合理安排切削区域的加工顺序，减少进退刀次数和空刀移动的距离等，在保证加工精度要求的前提下，尽量减少程序段数。
5 V$ g" k* e$ g0 x　　8.由於制订高速加工工艺和确定编程策略时，有许多问题和细节要考虑，为此，一些国际有名的软件开发商，如英国的Delcam公司，以色列的Cimatron公司等，业已推出不少适用於高速加工用的，具有不同工艺特点和编程策略的通用和专用的CAM编程软件，如Delcam公司的PowerMILL数控编程软件，它是独立运行的CAM软件，具有高效区域加工策略、赛车线加工、摆线加工，自动摆线加工，残留粗加工、高速精加工、变馀量加工和侧刃(SWARF)加工等的高速加工工艺策略，还支持5轴高速加工方法，包括曲面投影加工、驱动曲面加工、铣槽加工、多轴钻孔等，编制高速加工程序时应根据实际需要选择功能适用的CAM软件来进行，并在实施真正的加工前，对生成的高速加工程序进行仿真检验，以发现问题进行进一步修改或修正。
　　消除切削颤振的策略
" y3 |' T5 g3 x　　颤振是切削加工中的共性问题，传统加工中的做法是通过降低表面切削速度和加大进给量来消除，但实验和实践均已证明，这种做法只是对常规速度加工时是正确有效的，对高速加工而言，并不是一种高生产率的做法。因为从切削颤振产生的机理和科学实验的结果表明，一个具体加工工序的切削稳定性可由其切削稳定图(以实际加工参数——主轴转速和切宽——作为变量给出的有颤振和无颤振区的边界线)来表示，而且从稳定图可以清楚地看出，更多和更大的切削稳定区是出现在较高的主轴转速上。因此在高速加工中消除切削颤振的策略应是提高主轴转速(即切削速度)。现在的问题是：如何能及时地产生或获得切削稳定性的信息。目前有两种在车间应用中有效获取该信息的方法：一是用测振传感器在刀尖上预测机床的动态特性，并用切削试验或计算机仿真来验明其稳定性的可靠性；二是在机床主轴部件(如电主轴中)上安装测振传感器进行切削过程的在线监测。当切削过程出现产生颤振的徵兆时便及时改变切削参数，如主轴转速，以抑制颤振的发生。现在Step-Tec生产的带有Vibroset模块的高速电主轴就具有在线监测振动的功能。
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