在努力提高加工效率的過程中,業(yè)界一直在強(qiáng)調(diào)那些看起來會(huì)限制材料切削率的所有因素锯政。機(jī)床制造商和切削刀具制造商們?cè)缫呀?jīng)設(shè)計(jì)并制造出了具有更高切削率的硬件纬惶。已經(jīng)設(shè)計(jì)了控制裝置來處理大量的數(shù)據(jù)并更快更準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)愈發(fā)復(fù)雜的機(jī)床。同時(shí),CAM軟件開發(fā)者們頗為關(guān)注流線型的尚档、甚至自動(dòng)的NC數(shù)控編程過程诽闲。

在所有這些前期工作的基礎(chǔ)之上已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,隨時(shí)都有更多的進(jìn)步。但是某些觀察者們認(rèn)為,這些研發(fā)成果得到的僅僅只是逐步增長的進(jìn)步,沒有突破性的進(jìn)展彩梅。

圖1:當(dāng)?shù)毒呗窂降那邢鞑骄嗟扔谇邢鞯毒咧睆降?0%時(shí),嚙合角等于36.87°——只要刀具路徑沿著一條直線科请。

Surfware公司(韋斯特萊克村,加利福尼亞)產(chǎn)品設(shè)計(jì)部副總經(jīng)理GlennColeman不同意這種說法。他認(rèn)為,提高銑磨效率的一個(gè)機(jī)會(huì)曾被忽略了,CAM軟件的基礎(chǔ)方面是主要限制因素巩恼。他說,這種情況的最好例證就是該公司開發(fā)的新型刀具路徑計(jì)算引擎

“材料切削率的限制因素并非機(jī)床峡竣、切削刀具或加工過程中的任何其他硬件部件,”Coleman說,“限制因素是機(jī)床的輸入,即驅(qū)動(dòng)它們的刀具路徑靠抑。機(jī)床只按照它們接收的命令執(zhí)行工作,刀具路徑發(fā)出指令∈赎”

典型的刀具路徑常常驅(qū)動(dòng)切削刀具進(jìn)入轉(zhuǎn)角處,在這里,加工載荷增加,要求NC數(shù)控程序員使用減小的加工參數(shù)颂碧。這意味著降低主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度或切削深度,減小切削步距或者這些情況的某種組合,以便保護(hù)切削刀具攻谁。

為了沖破這種阻礙,Surfware公司的開發(fā)者們摒棄了現(xiàn)有刀具路徑建立的基本思想,重建了基于加工動(dòng)力學(xué)(他們說從數(shù)控技術(shù)之初它就被忽略了)的刀具路徑稚伍。

嚙合角

據(jù)Coleman介紹,實(shí)際上所有現(xiàn)有刀具路徑策略都基于這樣一種思想,即保持切削之間的恒定切削步距,至少在根部。這是從手搖曲柄時(shí)代和數(shù)控初期時(shí)保留下來的想法——那時(shí)的直接目的是使手動(dòng)加工方法自動(dòng)化戚宦。結(jié)果保留影響至今个曙。“這是不合適的,因?yàn)楸３趾愣ǖ那邢鞑骄嗍骨邢鞯毒呱媳厝划a(chǎn)生非恒定載荷受楼。切削刀具上的非恒定載荷是導(dǎo)致被迫使用減小的加工參數(shù)的原因垦搬。”他說艳汽。

當(dāng)切削刀具進(jìn)入轉(zhuǎn)角時(shí),刀具的大部分被工件材料包圍或與工件材料嚙合猴贰。刀具的此嚙合部分可用一角度來度量和表示,即刀具嚙合角(TEA)。

一些基本的數(shù)學(xué)知識(shí)說明了為什么該角度很重要河狐。切削步距值與TEA之間具有幾何關(guān)系证摩。例如,若切削步距為切削刀具直徑的50%,則刀具外圍的90度與材料嚙合。例如,10%切削步距相當(dāng)于TEA為36.87°(如圖1所示)若战。對(duì)于任意給定的切削步距值,只有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的TEA诡亥。但是,只有當(dāng)采用恒定的徑向切削深度并沿一條直線切削時(shí),這才成立。當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)彎時(shí),TEA增加為該轉(zhuǎn)角的角度或半徑的函數(shù)(如圖2所示)瞪澈。TEA的這種增大是導(dǎo)致刀具載荷增加的原因卑裹。

圖2:當(dāng)切削刀具到達(dá)轉(zhuǎn)角時(shí),嚙合角急劇增大,即使在切削步距值保持相同時(shí)。在這種情況下,10%的切削步距值造成了大于128°的嚙合角脓额。

圖3:刀具嚙合角的圖表顯示了左邊Truemill刀具路徑與右邊傳統(tǒng)刀具路徑之間的結(jié)果對(duì)比蜒媳。

“所以,由于它的歷史性,將刀具路徑策略建立在保持切削之間的恒定切削步距這一思想上似乎沒有遵循最好的邏輯“峄欤”Coleman先生總結(jié)說古贡。問題是刀具載荷的變化,它使切削刀具陷入不利的情況下。除非操作員或者控制設(shè)備調(diào)整加工參數(shù)以減輕這種情況,否則有損于刀具的使用壽命拾点。表面精度和其他工件特征也會(huì)受到不良影響桶淡。但是,當(dāng)進(jìn)行調(diào)整時(shí),周期時(shí)間可能增加。

雖然TEA不能嚴(yán)格地保持恒定,但是公司堅(jiān)決認(rèn)為能夠控制它達(dá)到很有利的情況寥掐。

基于這種理解,軟件設(shè)計(jì)小組開始重新思考CAM軟件,包括他們Surfware公司自己的產(chǎn)品,以及銑磨的刀具路徑如何生成靴寂。經(jīng)過培訓(xùn),機(jī)械師和NC數(shù)控程序員們考慮這一問題,對(duì)刀具與工件材料相互嚙合的控制如何能被用于刀具算法中。這些算法必須與那些通常應(yīng)用于CAM軟件中的算法不同。必須開發(fā)計(jì)算刀具路徑所需的公式并對(duì)其進(jìn)行編碼百炬。

“設(shè)計(jì)一個(gè)刀具路徑策略來實(shí)現(xiàn)這一目的并非小事,實(shí)施解決方案就更加困難,但是這些都已經(jīng)完成了褐隆。”Coleman先生說剖踊。將設(shè)計(jì)概念提升到實(shí)用產(chǎn)品的高度需要利用數(shù)學(xué)工具和編程原理,公司認(rèn)為這些在以前從未被用于CAM軟件開發(fā)庶弃。努力的最終結(jié)果是TrueMill刀具路徑計(jì)算引擎,它已經(jīng)被結(jié)合到公司的SurfCAMVelocity產(chǎn)品中。

適合TEA的路徑

該軟件假設(shè)做直線切削,考慮用戶定義的切削步距和切削刀具的直徑來確定相應(yīng)的TEA德澈。于是生成刀具路徑,刀具嚙合角從未過大歇攻。“因?yàn)榈毒呗窂讲皇腔诤愣ㄇ邢鞑骄鄟泶_定的,所以它們的運(yùn)動(dòng)與那些基于恒定切削步距的刀具運(yùn)動(dòng)完全不同梆造〗墒兀”Coleman先生說,“正因?yàn)槿绱?對(duì)于大多數(shù)首次看到它們的人來說,它們看上去有些陌生,甚至奇怪≌蚧裕”然而,很快加入刀具路徑的方法看來不是很重要了屡穗；怎么使它更加圓滿成了重要問題。

通過保持TEA低于一個(gè)已知的閾值,刀具載荷也維持低于一個(gè)已知的閾值娶恕。這使程序員們能夠使用推薦的進(jìn)給速率和轉(zhuǎn)速作為最小參數(shù),它們能根據(jù)所用的機(jī)床和切削刀具的性能而增加揖漫。在現(xiàn)有技術(shù)下,大部分程序員使用推薦的進(jìn)給速率和轉(zhuǎn)速作為不能被超越的閾值,并根據(jù)刀具路徑提出的限制來減小它們。但是,這種折衷做法犧牲了材料切削率篓释。

設(shè)計(jì)新刀具路徑計(jì)算引擎來避免這種折衷做法垄坡。當(dāng)切削刀具沿著材料移動(dòng)時(shí),它改變了下一步切削的材料形狀。為了控制刀具與材料之間的嚙合,必須控制這種動(dòng)態(tài)變化的材料邊界采璧。據(jù)公司稱,所有刀具運(yùn)動(dòng)都經(jīng)過計(jì)算,因此能準(zhǔn)確知道下一步切削的在制材料邊界筋擒。這意味著刀具路徑的計(jì)算是基于材料切削的需要,而不是根據(jù)零件幾何形狀≡蚓“該方法還促成了刀具路徑的奇怪外觀；它們不是由加工區(qū)域的形狀所驅(qū)動(dòng),”Coleman先生說,“當(dāng)然,該形狀最終建立起來,但是直到刀具最后通過時(shí),它才會(huì)變得明顯赚毫√ぱィ”

null

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享筹柠，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)窜无，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布适袜、編輯整理上傳柄错，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)苦酱。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻售貌、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題疫萤，請(qǐng)第一時(shí)間告知颂跨，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容敢伸，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn恒削。