淺析:智能化切削刀具有效優(yōu)化生產(chǎn)率
如果切削刀具像電腦那樣更加智能化溉跃,就可以把它們在不同加工條件下的性能特點植入軟件中走木。有了這些信息,就可以通過在CAM軟件的用戶界面上進行一些調(diào)整滋冀,對所有加工任務(wù)(即使是常規(guī)加工)的加工參數(shù)進行修改,以優(yōu)化生產(chǎn)率缓墅。切削刀具供應(yīng)商通常會聘用經(jīng)驗豐富的專家去訪問加工車間凿食,并針對特定的加工任務(wù),推薦能提高生產(chǎn)率的刀具和加工參數(shù)挑单。如果這種加工需要不斷重復(fù)進行馒俊,那么這種技術(shù)服務(wù)可能極具價值,但如果這種加工只是偶爾為之唾莲,那么這種服務(wù)就只具有邊際價值避揍。
加工車間也可以參照有關(guān)的表格和規(guī)則,來修改和優(yōu)化自己的數(shù)控加工程序瘩此,但除非是針對價值很高的加工任務(wù)蔓嚷,否則編程人員和機械師往往沒有足夠時間去掌握和運用這些知識。如果切削刀具像電腦那樣更加智能化愧理,就可以把它們在不同加工條件下的性能特點植入軟件中雕蔽。有了這些信息,就可以通過在CAM軟件的用戶界面上進行一些調(diào)整宾娜,對所有加工任務(wù)(即使是常規(guī)加工)的加工參數(shù)進行修改批狐,以優(yōu)化生產(chǎn)率。
這是由MastercamCAM軟件的開發(fā)企業(yè)一一數(shù)控軟件公司和刀具制造商伊斯卡公司得出的結(jié)論前塔。這兩家公司合作開發(fā)的一個項目嚣艇,使伊斯卡“防顫振(ChatterFreeCF)”和“全合一(AllInOne)”系列刀具的用戶可以充分利用伊斯卡的“高效加工(HEM)”規(guī)則,決速設(shè)置Mastercam的“動態(tài)銑削”刀具路徑华弓。當(dāng)用戶購買刀具時食零,可以將這中。之后该抒,用戶只需在Mastercam軟件中了解高效加工工藝和應(yīng)用要點慌洪,并點擊設(shè)置即可。
雖然這種特定的合作主要側(cè)重于型腔的高速加工,但它可能會導(dǎo)致刀具供應(yīng)商诞嗦、機床制造商和控制軟件提供商在其他方面的進一步合作嗤瞎,將針對特定加工設(shè)備的“智能”數(shù)據(jù)庫植入到CAM軟件包中怀各。
由于擔(dān)心打刀和損壞工件枪蜕,加工人員在操作數(shù)控機床時鹊尤,通常采用的切削速度都低于機床能夠達到的速度。如果他們采用了更高的切削速度农泊,同樣出于對損壞刀具和工件的擔(dān)心衣剂,許多操作者都會減小進給量。
這種加工方式通常并不正確碰蚂。雖然在高速切削時惊派,過大的切削力有可能損壞刀具,但主要的大敵是切削熱竣楼。高速切削―即使采用較小的切削步長一一會產(chǎn)生大量的切削熱送服。
隨著切削速度的提高,刀具以更決的速度切除工件材料亲堂,產(chǎn)生更薄的切屑炼杉,這些切屑吸收并帶走的熱量減少。這是違反直覺的假棉,但實際上踢漏,為了產(chǎn)生能將更多熱量從刀身工件界面帶走的較厚的切屑,就需要增大進給率久橙。
這正是需要植入高效加工規(guī)則之處俄占,這些規(guī)則基于實驗研究結(jié)果,對進給量剥汤、切削速度和切削步長進行調(diào)整颠放。在數(shù)控軟件公司和伊斯卡公司的合作項目中,之所以選用Mastercam的“動態(tài)銑削”刀具路徑吭敢,就是因為它是為全切深條件下(切深一般為切削直徑的2~2.5倍)的大進給率銑削而設(shè)計的碰凶。這就使其可以用直徑12.7mm的銑刀,以25~30mm的切深鹿驼,高速銑制二維型腔欲低。
采用“高效加工”和“動態(tài)銑削”,切屑厚度可達25mm畜晰,并具有足夠大的體量來帶走切削熱砾莱。由此產(chǎn)生的切屑應(yīng)該具有多種顏色一一而不全是黃銅色或深藍色(五彩斑斕的顏色表明切屑在切削時被加熱,隨后又完全冷卻)凄鼻。全黑色的切屑表明切削溫度過高腊瑟,切屑被燒傷在這種情況下,如果用戶希望保持相同的切削速度唠陈,就必須加大進給率僚尚,以增加切屑厚度當(dāng)利用植入CAM軟件的加工規(guī)則時骂妻,操作者無需根據(jù)直覺調(diào)整加工參數(shù)。伊斯卡的“高效加工”規(guī)則和刀具特征數(shù)據(jù)使Mastercam能夠計算出合理的切削步長原堂、進給率和切削速度篡氯,從而在條件激進的切削加工中保護刀具。
當(dāng)操作人員將該項目覆蓋的某種伊斯卡刀具載入Mastercam數(shù)據(jù)庫時斗退,在前幾個頁面中會出現(xiàn)一些選項即耕。例如,一個滑動條允許用戶選擇一個“高效加工”系數(shù)菠昼,通過數(shù)值1~5來選擇自己所希望的型腔加工激進程度克导。當(dāng)用戶移動滑動條時,進給量和切削速度也基于輸入些規(guī)則和表格輸入CAM數(shù)據(jù)庫的切屑負荷和表面光潔度而不斷變化撇涡。一個下拉菜單提示用戶選擇一種切削步長(5%像兆、7%或10%)。不允許選擇更大的切削步長糜曲,因為它們會被認為過于激進,并有可能損壞刀具“高效加工”規(guī)則對“動態(tài)銑削”界面進行控制避诽,并指導(dǎo)用戶選擇經(jīng)過驗證的切削參數(shù)龟虎。
采用“高效加工”規(guī)則的“動態(tài)銑削”是一種主要用于切削鋼的高速粗加工方法,它不能用于加工耐熱高溫合金(如Inconel或鈦合金),因為這些工件材料的“高效加工”規(guī)則尚未制定出來沙庐,而高溫合金的加工方式與工具鋼截然不同鲤妥。
現(xiàn)有的版本最適合大量加工二維型腔的加工車間(如模具制造商)。例如拱雏,美國印第安納州的一家模具車間切削加工根據(jù)目錄購買的標(biāo)準(zhǔn)模架的A板和B板棉安。最初,完成加工需要65分鐘铸抑。后來贡耽,該車間轉(zhuǎn)而采用伊斯卡公司的FeedMill銑刀(未采用“高效加工”工藝)進行加工,加工循環(huán)時間縮短到45分鐘現(xiàn)在鹊汛,采用“高效加工”工藝蒲赂、“防顫振(CF)”立銑刀和“動態(tài)銑削”刀具路徑,僅需15分鐘就能完成加工“高效加工”工藝還消除了密集使用一臺數(shù)控機床的瓶頸刁憋。該車間預(yù)期刀具壽命還能進一步提高滥嘴,因為“高效加工”工藝是使用刀具的整個切削刃長度——而不僅僅是整體硬質(zhì)合金立銑刀的刀尖——來進行切削。
在采用“高效加工”工藝之前嫁潦,對自己的機床進行評估至關(guān)重要例如捍陌,如果操作者選擇了某種“高效加工”系數(shù),并希望采用12,000r/min的主軸轉(zhuǎn)速近殖,且該程序表示颁究,機床必須以12.7m/min(500ipm)的切削速度進行加工众抽,以產(chǎn)生合適的切屑負荷,對于某種機床和工件而言坑状,這有可能實現(xiàn)尺桅,也可能無法實現(xiàn)。如果因為走刀變向過多(或由于機床速度有限)却坦,切削速度只能達到4.5m/min(180ipm)裂瘤,就會造成切屑太薄和刀具燒傷。在類似這樣的情況下殃练,就需要減小“高效加工”系數(shù)薇雳。
使用智能刀具并不能保證絕對安全。但是扫皱,即使在最高參數(shù)設(shè)置條件下使用足绅,“高效加工”工藝也能安全達到粗加工生產(chǎn)能力。
MastercamX5版本已在“動態(tài)銑削”模塊中納入了伊斯卡智能化刀具數(shù)據(jù)庫韩脑,并在2010年發(fā)布上市氢妈。
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