高效加工——用最少的時(shí)間切削零件——是希望提高生產(chǎn)率的生產(chǎn)廠(chǎng)的目標(biāo)。許多制造商選擇采用輕切削和進(jìn)給速率逐步減小的方法湿痢，以機(jī)床的最大進(jìn)給速度或接近此速度來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床购桑。這種高速技術(shù)頗具吸引力，因?yàn)闄C(jī)床盡其所能的快速運(yùn)動(dòng)菠隆。但是兵琳，這種策略會(huì)造成許多低效的路徑并且妨礙減少加工時(shí)間這一目標(biāo)。雖然這樣做意味著從來(lái)不會(huì)出現(xiàn)因過(guò)大的金屬切削率而導(dǎo)致刀具斷裂浸赫，但是這種加工技術(shù)并不能高效地切削闰围。

　　達(dá)到最短切削時(shí)間與進(jìn)給速率無(wú)關(guān)，而是達(dá)到最高切削率的直接結(jié)果。按照比大多數(shù)高速策略通常所推薦的還要大的深度來(lái)進(jìn)行切削往往效率更高羡榴，但是危險(xiǎn)在于刀具可能遭遇過(guò)載的情況碧查。這可能導(dǎo)致斷裂或者需要超過(guò)機(jī)床馬力的功率。實(shí)現(xiàn)高效加工的關(guān)鍵在于變化進(jìn)給速率以達(dá)到可能的最高切削率校仑，同時(shí)保護(hù)刀具不斷裂或過(guò)載舅尸。

　　軟件優(yōu)化

　　只有利用軟件(它針對(duì)遇到的任何情況調(diào)節(jié)數(shù)控程序的切削速度)才可能實(shí)現(xiàn)高效加工。Vericut就是這樣一個(gè)基于知識(shí)的加工系統(tǒng)捻仁，它由位于美國(guó)加利福尼亞州Irvine市的GC Tech公司提供得鸳。通過(guò)一個(gè)仿真程序，該軟件掌握每次切削的準(zhǔn)確深度但紫、寬度和角度扳引。而且，它知道在每個(gè)切削段內(nèi)切削多少材料吊任，以及刀具與材料相接觸的準(zhǔn)確形狀蛙府。

　　程序的優(yōu)化模塊叫做OptiPath，它讀取數(shù)控刀具路徑文件并把運(yùn)動(dòng)劃分成許多較小的段揣交。必要時(shí)树聪，根據(jù)每段內(nèi)被切削材料的量，軟件針對(duì)所遇到的每種切削情況分配最佳進(jìn)給速率殷靖。然后它生成一條新的刀具路徑胡电，新路徑與原路徑相同但是進(jìn)給速率有所改善。在切削少量材料的區(qū)域介劫，Optipath增大進(jìn)給速率徽惋。當(dāng)有更多材料被切削時(shí)，它會(huì)減小進(jìn)給速率蜕猫。這能防止刀具斷裂并且阻止機(jī)床超過(guò)其馬力寂曹。在可能的情況下，維持類(lèi)似的高進(jìn)給速率回右，但是與進(jìn)給速率在每次通過(guò)時(shí)微微減小這種情況相比隆圆，軟件提供更大的切削效率并且所需時(shí)間更少。不改變切削刀具路徑翔烁，更新的信息就被應(yīng)用到新刀具路徑中渺氧。

　　為了確定切削每段內(nèi)的最佳進(jìn)給速率，OptiPath結(jié)合考慮操作員根據(jù)一些預(yù)定加工條件而規(guī)定的進(jìn)給速率和其他一些因素蹬屹，例如機(jī)床性能(包括馬力侣背、主軸類(lèi)型、快速移動(dòng)速度和冷卻劑)慨默，固定裝置和夾具的剛度贩耐，以及切削刀具類(lèi)型(材料弧腥、設(shè)計(jì)、齒數(shù)和長(zhǎng)度)春佑。程序還考慮與刀具路徑的特點(diǎn)相關(guān)的一些因素婚咱，例如切削深度、寬度和角度栽不、切削率挣徽、進(jìn)給速率和刀具磨損等。

　　這是一個(gè)自動(dòng)的解決方案哲童，它在程序被加載到機(jī)床上之前確定最佳進(jìn)給速率咙借。軟件還利用數(shù)控程序員和機(jī)械師們的專(zhuān)家知識(shí)來(lái)確定特定切削條件下的最佳進(jìn)給速率。

　　軟件與回應(yīng)式加工

　　自適應(yīng)控制技術(shù)感知切削條件并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)給速率堡酗，它似乎是取代軟件優(yōu)化的一種可行替代方案脖投，但是要考慮一些問(wèn)題。第一點(diǎn)是安裝與維護(hù)的花費(fèi)弧劳。每臺(tái)CNC計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床必須配備它自己的自適應(yīng)控制技術(shù)珍垦，這會(huì)使每臺(tái)機(jī)床花費(fèi)數(shù)千美元。接著壁挖，每臺(tái)設(shè)備必須單獨(dú)安裝和配置。

　　主動(dòng)控制技術(shù)能在不同機(jī)床上采用不同控制技術(shù)進(jìn)行不同的工作条篷，即使它們是由同一家制造商生產(chǎn)骗随。一旦主動(dòng)控制技術(shù)準(zhǔn)備好并正常工作，對(duì)于任何機(jī)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)赴叹，隨后還要實(shí)施調(diào)節(jié)鸿染、可靠性和維護(hù)程序。

　　主動(dòng)控制技術(shù)是回應(yīng)式乞巧。這意味著它根據(jù)接收自主軸傳動(dòng)電機(jī)的反饋來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)給速率涨椒，以便使主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的載荷保持恒定。這種優(yōu)化適合于一些能承受重載的非常堅(jiān)硬的刀具類(lèi)型绽媒，例如平面銑刀或大型端銑刀蚕冬。

　　但是，對(duì)于不同的切削條件是辕，主軸載荷優(yōu)化不能總是提供最佳進(jìn)給速率囤热。例如，斜線(xiàn)走刀切削并不總是顯著增大主軸載荷获三。當(dāng)在材料中推進(jìn)刀具變得更加困難旁蔼，但是使主軸旋轉(zhuǎn)并未變得同樣困難時(shí)，它們?cè)黾虞S電機(jī)上的載荷豁登。當(dāng)載荷增加到使主軸變得難以旋轉(zhuǎn)的程度時(shí)容厦，斷裂即將發(fā)生旺民。

　　當(dāng)采用高科技硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行加工時(shí)，主動(dòng)控制系統(tǒng)還會(huì)造成一些問(wèn)題牙茅。這些刀具被設(shè)計(jì)在最佳切屑厚度條件下進(jìn)行切削担泥，它們非常自由地切削并且不需要很大的馬力來(lái)達(dá)到高切削率。但是存在切屑厚度變得太大的情況佛殉，那時(shí)將導(dǎo)致刀刃過(guò)早損壞谨斥。最后，它造成刀具的早期失效姿叠。

　　所以蛾沪，在本例中，主軸載荷并不是設(shè)置最大進(jìn)給速率的恰當(dāng)依據(jù)憋址，因?yàn)榧词惯M(jìn)給速率非常高拗炎，主軸上增加的載荷也是微不足道的。等到主動(dòng)控制技術(shù)調(diào)節(jié)進(jìn)給速率時(shí)就為時(shí)太晚了霍凛。

　　底線(xiàn)是主動(dòng)控制技術(shù)被限制在主軸載荷超過(guò)一預(yù)定閾值時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)李根。該技術(shù)不知道加工期間的實(shí)際切削條件，所以它不能準(zhǔn)確地確定每次切削的理想進(jìn)給速率几睛。

　　軟件優(yōu)化并不力求達(dá)到恒定的主軸載荷房轿，而是維持恒定的刀具載荷。當(dāng)斜線(xiàn)走刀時(shí)所森，保持恒定的刀具載荷產(chǎn)生更安全的進(jìn)給速率囱持。而且，當(dāng)使用高科技銑刀進(jìn)行加工時(shí)焕济，保持恒定的刀具載荷延長(zhǎng)了刀具使用壽命纷妆。

　　優(yōu)化進(jìn)給速率的軟件方法節(jié)約成本，因?yàn)樯倭康能浖S可就能夠?yàn)樗蓄?lèi)型和采用各種控制方式的許多CNC計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床提供優(yōu)化功能晴弃。

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