高速铣削与数控编程技术

高速铣削一般采用高的铣削速度,适当的进给量, 小的径向和轴向铣削深度。一般情况下,高速铣削的 铣削速度要比常规速度高出5 ~ 10 倍,其材料去除率是常规铣削的3 ~5 倍以上。铣削时,大量的铣削热被 切屑带走,因此工件的表面温度较低[2] 。随着铣削速 度的提高,铣削力略有下降,表面质量提高,加工生产率随之提高。但在高速加工范围内,随铣削速度的提 高会加剧刀具的磨损,如图1 所示。 1 高速切削对数控编程的具体要求 高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求,除了高速切削机床和高速切削刀具,具有合适的CAM 编程 软件也是至关重要的。一个优秀的高速加工CAM 编 程系统应具有很高的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查及处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、 进给率优化处理功能、刀具轨迹编辑优化功能、加工残 余分析功能等。国内外比较成熟适用于高速加工编程 的软件有西门子公司的UnigraphicsNX、英国DelCAM 公司的PowerMill、以色列的Cimatron 软件。其中英国 DelCAM 公司的PowerMill 在3D 加工中优势较为突出。 高速切削中的NC 代码并不仅仅局限于切削速度、切削深度和进给量的不同数值。NC 编程人员必须 改变他们的全部加工策略,以创建有效、精确、安全的刀具路径,从而得到预期的表面精度[2] 。数控编程时首先要注意加工方法的安全性和有效性;其次要尽一 切可能保证刀具轨迹光滑平稳,这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命;最后要尽量使刀具载荷均匀,这会直接影响刀具的寿命。高速切削对数控编程的具体要求如下。 1. 1保持恒定的切削载荷 高速铣削过程中保持恒定的切削载荷非常重要, 这会直接影响工件的加工质量和机床主轴以及刀具等 零件的寿命。 1. 1. 1保持金属的去除量恒定 在加工中恒定的金属去除量可以获得较好的加工质量,由于切削载荷均匀,从而可以延长刀具和机床的 使用寿命。 为保持恒定的切削条件,主要采用顺铣方式进行粗加工。在高速切削过程中采用顺铣铣削方式,可以产生较少的切削热,降低刀具的负载,降低甚至消除了工件的加工硬化,以及获得较好的表面质量等。 在工件余量不均匀的情况下,通常采用等高加工策略来保证恒定的金属去除量。粗加工采用的方法通 常是在Z 方向切削连续的平面,又叫等高加工策略。 这种切削遵循了高速加工的理论,采用了比常规切削更小的切深,从而减小每齿切削去除量。图2 为Z 方 向切削连续平面示意图。通常这种加工方式采用斜向或者螺旋切入,可以获得较平稳的切削路径。 在高速切削的粗加工过程中,保持恒定的金属去 除率,可以获得以下的加工效果:(1)保持恒定的切削负载;(2)保持切削量的恒定;(3)较好的热转移;(4) 刀具和工件均保持在较冷的状态;(5)延长刀具寿命;