采用CAD／CAM的高速数控加工技术研究

2高速加工工艺技术及策略

    高速加工时，进给速度快、主轴转速高，实际上从切削过程中刀具的每齿切削量来看，高速加工中的每齿切削量与常规加工基本相同，甚至有可能更小。要正确设置加工参数，使加工程序既能满足高速加工设备的要求，又能达到高效加工的目的。

2．1 高速加工中需要注意的问题

2．1．1选择合适的高速加工刀具

    要根据被加工工件材料来选择合适的加工刀具，这对刚接触机械加工的人来说是很困难的，它需要较丰富的工艺经验。对于数控高速加工，工艺人员在以往常规的加工中积累的经验也不再适用。这时，可以利用CAM软件作为计算机辅助制造的工具平台，充分发挥计算机的计算和数据容量大的优势进行选择。主流的CAM软件都有一个专家系统，在数控加工编程过程中，一旦选定了某种刀具材料和被加工材料，专家系统就可以给出相应的加工参数。这些数据是根据刀具和被加工材料的物理性能，结合实际加工经验得来的，应该在加工中充分利用。另外，不同的刀具供应商也会针对其产品为用户提供一些合理的加工参数，用户可以在加工中借鉴。也可以将实际加工中曾经使用过的切削参数输入到专家系统中，作为经验数据保存和继承。

2．1．2刀具路径的生成

    高速加工中，利用CAM软件生成的刀具路径形状至关重要，不仅要求减少极端换向的发生，同时要求考虑到机床主轴的负载情况，一定要在主轴达到最高转速后，再切人毛坯材料。

    在编程过程中，CAD／CAM软件往往通过一些参数设置来达到上述目的。例如，在CAD／CAM软件中，通常具有角部处理方式的参数选项，从而保证自动生成的刀具路径不会出现急转弯的情况。型腔加工中，刀具路径通过“最小半径”参数保证了形成零件表面的最外侧圆角半径不会小于指定值，而中间去除余料部分通过“高速加工角部优化”参数保证圆角过渡，而不是急转弯换向。

    在加工型腔的过程中还有一点要特别注意，切入时尽量选择螺旋导人，而不是摆动刀具导人毛坯。因为在刀具摆动过程中可能改变切削方向。适当地延长刀具导入距离还可以起到确保主轴完全启动后切入被加工材料的功效。

    在条件允许的情况下，最好在毛坯的外面换向，换向后再切人毛坯。急转弯换向不仅影响机床寿命，而且影响加工零件的几何精度。外形的尖角形状在角部处理参数的控制下，可以引导刀具导出毛坯，然后从毛坯外侧换向后再次导入。这种外旋引导方式仅改变了加工方向，而且可以保证零件外形的准确。CAM软件提供的角部处理方式可以解决这类问题，关键在于设置加工参数过程中是否能够合理地利用这些参数功能。

2．1．3加工中变形的对策

    加工零件变形给很多的工程技术人员带来烦恼。机加工过程中的变形因素比较多，高速加工中，切削过程产生的热量大部分被切屑带走，而不是传递到工件中去，因此，可以有效地减少热变形。常规加工中，由于受刀具径向切削力的影响，会产生“让刀”现象，如果不注意，也会使零件形状不准确。

    高速加工中，每齿切削量相对较小，可以有效地减少径向切削力的影响，但是并不是意味着可以一味地减少切削用量，在刀具高速旋转过程中，刀具切入零件过少会产生振动，由于刀具振动带来的负面影响反而更大，因此，在高速加工中，往往采用增大径向切深，减少轴向切削深度的方式来减少刀具振动。在编程软件中，一般是通过增大步距，减少切削增量的方式来实现。

2．2高速加工实例

    某注射模工件材料为40Cr，模具尺寸200mm X180mm×80mm，表面粗糙度要求：Rao．4um，材料硬度为35HRC。按表1所示的加工工艺参数，在MIKRONHSM700高速数控加工中心上进行粗加工、半精加工和精加工。

    注射模进行高速数控切削加工的仿真加工示意图如图3所示。通过高速数控加工，不仅提高了模具制造精度，而且缩短了制造周期，大大提高了生产效率。

 

图3注射模的高速数控加工仿真示意图

3 结语

    高速加工中CAD／CAM软件功能的正确应用，对高速加工零件精度有很大的影响。不仅要掌握CAD／CAM软件的常用功能，同时还要注意CAD／CAM软件对高速加工的影响。

    高速加工对加工工件的每个环节要求严格，要使用合适的物理设备，并精确地指定有关参数。CAD／CAM软件对高速加工的质量和稳定性具有明显的影响。如要获得良好的高速加T效果，最有效的方法是把握加工工艺技术与策略，为CAD／CAM系统提供有利的加工条件。