高速铣削与数控编程技术

　　1. 2. 1 减少刀具的切人次数

　　为了保证工件的高精度，最重要的一点就是尽量减少刀具的切人和切出次数。

　　在高速数控编程中常常选择回路或者单向路径切削。这是因为在换向时，NC机床必须立即停止(紧急降速)然后再执行下一步操作。由于机床的加速局限性，容易造成时间的浪费。因此，许多人选择单向的路径切削模式来进行顺铣，尽可能地不中断切削过程和刀具路径，尽量减少刀具的切人次数，以获得相对稳定的切削过程。图6显示了减少刀具切人次数的有效方法。

图6 走刀轨迹示意图

　　1.2.2 精加工刀具的选择

　　高速精加工不同于粗加工与半精加工，高速精加工直接决定了所加工工件的加工质量的好坏，所以精加工选用适当的刀具也非常重要。在同等条件下，刀具越长刚性越差，加工时让刀越严重。所以精加工应尽量选用较短的刀具，可以减少让刀现象，保证加工质量。但是由于3D加工往往形状复杂，较深的地方刀具会发生碰撞，这时就可以采用摆角加工，这样就可以保证使用较短的刀具保证加工时减小让刀，从而保证加工质量。同样，精加工清角也可以采用这种方法进行加工。

　　1.3 保证工件的表面加工质量

　　在通常情况下，除了单纯地通过控制程序的步距、公差和点分布等参数来提高工件的表面质量以外，还可以通过以下方法来保证工件的加工表面质量。

　　1.3.1 分特征精加工

　　在精加工过程中，尤其在3D特征的加工过程中，要注意一些复杂的细节或者拐角处切削形貌的产生，而不是仅仅设法采用平行、“之”字形切削、单向切削或其他的普通切削等方式来生成所有的形貌。由于加工区域形状复杂不能单纯地用一种加工策略进行编程时，便需要针对不同的特征单独考虑进行编程，比较平缓的区域可以采用平行线精加工，比较陡峭的区域就需要单独考虑处理分区加工(如图7)，这样的加工策略可以弥补单一加工策略的局限性，从而提高工件的表面加工质量。

图7 分特征精加工示意图

　　分特征精加工是比较复杂的过程，要求编程员在对各种加工策略都非常了解的基础上，对工件进行详细分析，针对不同特征的区域采用不同的加工策略分区域的恰当与否直接影响了工件的表面加工质量，所以这也需要经验的积累。

　　分区域精加工有一定的原则:(1)精加工不是分区越多越好，在允许的情况下，能不分区精加工就不要分，因为加工分区越多产生的加工对刀误差就越多，加工质量就越不容易保证;(2)精加工刀路越简单越好，精加工应尽量减少刀路的连接时间，提高加工效率;(3)刀路中应尽量避免尖角的出现，因为刀路中存在尖角会影响整个工件表面的质量，会增加数控加工后的后续研磨时间;(4)陡壁面精加工时刀路应自上而下，这样可以避免加工过程中“拉刀”现象的出现。

　　1.3.2 采用较大的进给量

　　在高速切削过程中，过小的步进(进给量)会影响实际的进给速率，其往往会造成切削力的不稳定，产生切削振动，从而影响工件表面的完整性。如图8所示，即为采用不同步进对工件加工表面质量的影响示意图。可以看出，在高速切削条件下，采用较大的进给量，会产生较好的表面加工质量。

图8 不同的进给量对工件加工表面的影响

　　1.3.3 精加工前清角

　　在高速切削的精加工过程中，保证精加工余量的恒定至关重要。为保证精加工余量恒定，通常在精加工之前要用比精加工使用的刀具小的刀具进行清角。笔式清角采用的策略为，首先找到先前大尺寸刀具加工后有残留的拐角和凹槽区域，然后自动沿着这些拐角走刀。其允许用户采用越来越小的刀具，直到刀具的半径与三维拐角或凹槽的半径相一致，如图9所示。

图9 精加工前清角示意图

　　精加工前清角，在期望保持切屑去除率为常量的高速加工中是非常重要的。精加工前缺少了清角，当精加工这些带有侧壁和腹板的部件时，刀具走到拐角处将产生较大的金属去除率，难以获得较好的表面加工质量。清角后，拐角处的切削难度降低，减少了让刀量和噪声的产生。

　　所以3D精加工之前对工件进行行笔式清根可以有效地减小让刀量，使切削过程更稳定，减小噪声，从而获得较好的加工质量。

　　1.3.4 采用f= P工艺来达到高速高精度工件表面

　　在高速铣削过程中，最好采用f= P的铣削方式(如图10所示)。这样加工出来的表面粗糙度比较均匀，可以获得较好的表面加工质量。

图10 铣削工艺

　　1.3.5 退刀时采用进给速率

　　在高速数控精加工中采用进给速率退刀可以减小切削载荷的瞬间变化，使切削过程更平稳，从而获得较好的表面加工质量。

2 结语

　　高速铣削技术以其卓越的加工优点被运用于各行各业。高速切削的发展源于市场日益激烈的竞争，对时间和成本效率的要求越来越高，这便要求数控NC编程不断地优化加工策略，充分发挥高速铣削的优点。