数控加工新技术MachineDNA应用探讨

　　如下图一个三角型型腔刀具路径，路径在90%的蓝色区域都是正常的直线运动，在角落部位大约有10%的刀具路径用红色表示，红色区域是切削出现不稳定的区域，仅仅10%的路径长度，经过试验发现，该区域占用的机床运行时间是90%的切削时间；数控机床不断的加速、减速，导致机床剧烈震动，同时刀具在该区域会发出刺耳的声音，切削条件非常恶劣，Vortex采用特殊的、结合MachineDNA数据的自动摆线处理、以及路径点分布等，来处理刀具路径，让路径在所有区域都保持恒定的切削包角，恒定的切削速度，也保证切削能够在恒体积、恒载荷的理想切削状态；最大限度发挥刀具和机床的潜能。

　　解决数控加工载荷和等体积切削的问题，单位时间内数控加工材料去除率的提升，可以基于以上技术，达到惊人的效果，在案例分析阶段，我们能够看到提高加工效率5~10倍的特殊案例；下面我们分析大切宽和大切深材料去除率的数据分析，假设实际切削ae (Stepover) 设置为 75%刀具直径；刀具切削负载计算中，切宽(ap)增加，机床负载同比增加，而大切深，在同样切宽（ae）条件下，机床负载增加较少，通过数据，能够清楚的认识到，在合适条件下，采用大切深，能够有效提高材料去除率。

　　在清华大学精密仪器系，使用DMU60T 测试，材料因条件所限，采用Aluminium 6082 T6，零件大小250mm*250mm*80mm进行测试，刀具选用12mm普通硬质合金3刃铝合金加工刀具，通过在机床运行PowerMILL生成的MachineDNA程序（数控机床运行约20分钟），获在得多种运动条件机床特性数据，其中机床最小点响应时间为0.098021ns。

　　如上图中零件，一次切削深度达到2倍刀长=24毫米，切削速度7878mm/min, 切削过程平稳，观察机床负载恒定，无震动、切削声音恒定一致，观察数控系统实际速度保持在7878mm/min 浮动5%以下范围内，每片切削都基本保持一致，实际切削时间4分40秒，单位时间材料去除率达到1008 cm3/min，同等条件下，是大多数企业切削该材料效率的2~3倍，下图是实际测试工件和详细参数

　　新技术存在的意义是为企业提高效率、节约成本、增加效益，本技术在为企业定制增效工程中，能够起到非常重要的作用，某汽车零部件供应商，加工齿轮箱部件，每月大于500 件/工具钢/54-59 HRc,使用传统CAM软件加工时间 >26分钟,使用MachineDNA&Vortex 加工时间减少到4m 25s (同时大幅节约刀具费用70%)，效率是原来的超过6倍，传统方式采用层切小切深方式，刀具磨损快，新的方式，每次装夹2个零件，一次切削两个零件，切削过程稳定，零件质量通过检测也达到较高要求。

　　另外，在钛合金加工领域，国内外也存在众多的待解难题，MachineDNA&Vortex技术在该领域，也为相应厂商提供了相应效率提升途径，下图是一个航空钛合金空心齿轮的高效加工应用，材料为Ti6AI4V，冷却方式采用高压冷空气，刀具采用12mm钛合金专用铣刀，刀具线速度100m/min，可有效解决客户过去在加工该类零件时，一把钛合金专用铣刀，不能完成单个工件的问题，同时恒载切削，因产生较少的切削热，零件性状和表面质量都非常好。

　　综合上述，数控技术发展及研究深度出现非常细致的分工，由单一的几何切削计算研究，深入到机床共振域、刀具共振域、切削过程金属形变、性变；刀具与加工材料共渗的研究，并取得一定进展；超硬刀具的发展也为高效加工提供了相应的支持；热胀刀柄也普遍被使用，直线电机和高速主轴也逐步成熟，数控加工技术的发展也基于相关技术的发展而提高，Delcam的MachineDNA和Vortex技术是在现代数控技术整体发展的基础上，能够为企业生产、数控加工技术研究等领域，提供优化刀具路径的先进编程系统；数控切削技术的研究和应用，也必须依赖先进、优化的刀具路径。