長(zhǎng)期以來(lái)寻僧，使用 CAM 系統(tǒng)進(jìn)行刀具路徑優(yōu)化已屢見(jiàn)不鮮艰躺，尤其是在模具行業(yè)中侄泽。然而绍撞，加工車間最近開(kāi)始將這種能力與相對(duì)較新的加工策略和專門(mén)設(shè)計(jì)的整體旋轉(zhuǎn)切削刀具配合使用正勒，以優(yōu)化粗加工操作。

　　這種基于 CAM 的粗加工（或稱為動(dòng)態(tài)銑削）策略將刀具的接觸弧和平均切屑負(fù)荷作為關(guān)鍵因素。通過(guò)經(jīng)由 CAM 生成的刀具路徑來(lái)操縱刀具的接觸弧章贞，加工車間可以提升粗加工速度祥绞，有效地控制工藝溫度，應(yīng)用更高的每齒進(jìn)給量鸭限，以及獲得更大的切削深度就谜，從而顯著縮短工件的總加工周期 - 實(shí)現(xiàn)這一切并不會(huì)對(duì)機(jī)床主軸施加額外的應(yīng)變。

　　接觸弧和熱負(fù)荷與切削速度之間的關(guān)系

　　刀具的接觸弧是一個(gè)可影響刀具上產(chǎn)生的熱負(fù)荷的獨(dú)立變量里覆，并且還是優(yōu)化粗加工操作的關(guān)鍵丧荐。

　　任何刀具上的最大接觸弧均為 180 度，或基本上等于其直徑哮瓦。因此圣辩，在處于最大接觸弧時(shí)，徑向切深（或切削寬度）與刀體直徑相等岛盗，由 ae（徑向切深）= Dc（刀體直徑）表示匆罗。

　　在操縱接觸弧的過(guò)程中，加工車間可以降低粗加工期間產(chǎn)生的熱量萄尽。刀具的接觸弧會(huì)隨著徑向切深的減小而縮短记辖。由于接觸弧縮短會(huì)造成摩擦減小，因此刀具切削刃和工件間產(chǎn)生的熱量也會(huì)減少倡照。這帶來(lái)的結(jié)果就是刀具的切削刃在退出切削苗圃、旋轉(zhuǎn)然后重新進(jìn)入切削的過(guò)程中獲得了更多的冷卻時(shí)間。這種更低的加工溫度進(jìn)而提高了切削速度并縮短了加工周期声屯。

　　平均切屑厚度和物理負(fù)荷

　　刀具的平均切屑厚度 (hm) 取決于物理負(fù)荷惫饲，并通過(guò)調(diào)整每齒進(jìn)給量和接觸弧來(lái)維持。由于切屑厚度在切削過(guò)程中不斷變化去园，因此行業(yè)采用了平均切屑厚度 (hm) 一詞裤础。

　　完整的 180 度接觸弧將在刀具寬度的中心產(chǎn)生最厚的切屑。因此蜓谋，較小的接觸弧梦皮，即小于 90 度（je，嚙合角）桃焕，可以減少切屑厚度剑肯。作為補(bǔ)償，這允許采用更大的每齒進(jìn)給量 (fz)覆旭。

　　例如退子，假設(shè)使用一個(gè)直徑為 10 mm 的刀具以 10 mm ae（完整接觸会）進(jìn)行側(cè)面粗加工型将。在該 ae 下，刀具會(huì)產(chǎn)生最大的平均切屑厚度/最重的物理負(fù)荷。在第一個(gè) 90 度內(nèi)七兜，刀具進(jìn)行逆銑丸凭，直到達(dá)到最大切屑厚度 (fz)。在進(jìn)入第二個(gè) 90 度后即變?yōu)轫樸娡笾藭r(shí)切屑厚度再次降至零惜犀。但是，如果 ae 下降 (ae < Dc) 至 1 mm (10%)裂体，則平均切屑厚度將變小势纺。此時(shí)，可通過(guò)提高每齒進(jìn)給量 (fz) 來(lái)實(shí)現(xiàn)更快的粗加工息队。雖然刀具切除的材料減少演茂，但相比徑向切削更深而進(jìn)給率更慢的方式，這種方式的速率更快且刀具和機(jī)床的主軸應(yīng)力更小沿硕。在槽粗加工應(yīng)用中件银，更低的 ae 甚至還允許更大的 ap（切削深度），從而更快地切除材料依特。

　　用于優(yōu)化粗加工的刀具設(shè)計(jì)

　　雖然大多數(shù)刀具供應(yīng)商都提供用于特定材料的產(chǎn)品郊片，但其他供應(yīng)商，例如山高刀具公司契畔，還開(kāi)發(fā)了用于高級(jí)加工方法的刀具槽型焚惰。就基于 CAM 的粗加工策略而言，這種刀具解決了切屑控制的關(guān)鍵問(wèn)題课丢，同時(shí)還滿足了切削刃和長(zhǎng)度要求阎瘩。

　　舉例來(lái)說(shuō)，山高開(kāi)發(fā)了 Jabro?-HPM（高性能加工）刀具碰缔，專門(mén)用于以完整接觸弧進(jìn)行加工的粗加工機(jī)床账劲，并可在極高的材料切除應(yīng)用中采用較大的切深。這類刀具擁有專門(mén)設(shè)計(jì)的槽型金抡，能夠在特定材料加工中實(shí)現(xiàn)更出色的性能瀑焦。

　　為了覆蓋更大范圍的工件材料，山高專門(mén)用于優(yōu)化粗加工策略的 Jabro?-Solid2 550 系列刀具的槽型最近進(jìn)行了修改梗肝。該刀具采用雙芯設(shè)計(jì)榛瓮，可提供額外的穩(wěn)定性并減少刀具變形。

　　在 JS550 系列中巫击，公司確定長(zhǎng)度更長(zhǎng)的刀具可在深型腔和 3D 形狀粗加工/動(dòng)態(tài)銑削中獲得最佳效果禀晓。

　　此類刀具長(zhǎng)度通常介于直徑的三倍和四倍之間。

　　在保持穩(wěn)定的接觸弧時(shí)坝锰，這些刀具會(huì)經(jīng)歷持續(xù)且沿其切削刃均勻分布的磨損粹懒，并提供可預(yù)測(cè)的刀具壽命重付。

　　然而，長(zhǎng)刀具會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較長(zhǎng)的切屑凫乖，難以從切削區(qū)和機(jī)床中排出涵店。

　　為了獲得更小、更易控制的切屑馅拥，山高通過(guò)添加分屑槽（刀具切削刃和排屑槽上的小槽）更改了 JS554 L（加長(zhǎng)型）刀具的設(shè)計(jì)卫跺。改后的刀具，現(xiàn)在稱為 JS554 3C（C 表示分屑槽）肯窜，具有以 1 X D（刀體直徑）為間距的分屑槽钥忌。因此，長(zhǎng)度為 40 mm纹茫、直徑為 10 mm 的刀具所產(chǎn)生的切屑不再長(zhǎng)于 10 mm闪侨，并可從切削區(qū)快速排出，從而消除了堵塞機(jī)床切屑傳送帶的風(fēng)險(xiǎn)灿西。

　　短一些的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刀具也非常適用于優(yōu)化的粗加工策略挑明。山高使用它的一種標(biāo)準(zhǔn) JS554 刀具（2 x Dc + 2 mm 的切削長(zhǎng)度）對(duì)常見(jiàn)的 SMG-3 鋼質(zhì)型腔進(jìn)行粗加工，并獲得了與使用長(zhǎng)刀具時(shí)同樣出色的加工效果善婉。

　　山高以典型的 10% ae：Dc 比率（這是使用長(zhǎng)刀具時(shí)采用的比率）來(lái)運(yùn)行短刀具沪翔，但只修改了每齒進(jìn)給量，可以產(chǎn)生相同的金屬去除率抄瓦。

　　當(dāng)應(yīng)用小接觸弧時(shí)潮瓶，刀具的切削刃越多，其進(jìn)給速度越快钙姊，生產(chǎn)率也就越高毯辅。進(jìn)給速度 =刀具刃數(shù) x 每齒進(jìn)給量 x 主軸速度。粗加工刀具通常最多有四個(gè)切削刃煞额，不過(guò)山高目前正在研究五刃刀具的可行性思恐。

Jabro JS554

　　復(fù)雜的工件形狀

　　在直線加工路徑（側(cè)銑）中，接觸弧會(huì)在設(shè)定后保持不變膊毁。然而胀莹，對(duì)于復(fù)雜的工件形狀，例如包含內(nèi)圓角和外圓角婚温，就會(huì)出現(xiàn)與設(shè)定的接觸弧不一致的情況描焰。

　　當(dāng)?shù)毒咄瓿芍本€切削并接合內(nèi)圓角/角時(shí)，其接觸弧將增大栅螟，而這意味著切削參數(shù)不再符合當(dāng)前的接觸弧荆秦。如果刀具路徑未針對(duì)這些情況進(jìn)行調(diào)整，則會(huì)導(dǎo)致顫振力图、振動(dòng)甚至刀具斷裂蚜宠。

　　如今厘乱，CAM 軟件包專門(mén)針對(duì)內(nèi)/外圓角形狀提供了刀具路徑策略：沿著常規(guī)刀具路徑更改接觸弧。這些軟件包自動(dòng)應(yīng)用不同的進(jìn)給量处膛，以控制接觸弧并保持一致的切屑負(fù)荷坚呜。為了保持接觸弧程伞，CAM 軟件包在進(jìn)入圓角時(shí)會(huì)采用擺線加工和剝皮銑削技術(shù)胆抓。靠近所選的刀具路徑時(shí)暴既，CAM 軟件包可顯著降低 L 形運(yùn)動(dòng)辽察，甚至進(jìn)一步縮短加工周期。

　　使用優(yōu)化的粗加工刀具路徑并保持一致的接觸弧時(shí)磁饮，刀具的圓角可以與所切的內(nèi)圓角相匹配腰步，而不會(huì)出現(xiàn)刀具過(guò)載、卡緊或過(guò)切的風(fēng)險(xiǎn)减少。借助這種能力堆鸦，加工車間能夠在粗加工走刀時(shí)去除更多的材料，從而減少精加工走刀時(shí)需要切削的材料量 - 所有這些都將轉(zhuǎn)化為更短的加工周期填抬。

　　優(yōu)化的粗加工策略也適用于特定的工件材料烛芬。山高已經(jīng)對(duì)鋼、不銹鋼飒责、鑄鐵赘娄、鈦合金、鋁和硬度高達(dá) 48 HRc 的鋼件進(jìn)行了廣泛的測(cè)試宏蛉。山高建議加工車間首先對(duì)鈦合金遣臼、高溫合金等難加工材料應(yīng)用 10% - 5% 的 ae：直徑比率。山高已為這些特定的接觸弧以及許多其他接觸弧確定了優(yōu)化的速度和進(jìn)給參數(shù)拾并。加工車間可以應(yīng)用大于建議值的 ae 量揍堰，但必須降低切削速度以及每齒進(jìn)給量。

　　對(duì)于 ap嗅义，山高目前提供了專為最大 2 x D 的 ap 而設(shè)計(jì)的 Jabro?-HPM 刀具个榕，用于鋼件（JHP951 和 JHP993）的滿刃切槽。盡管這被認(rèn)為是極其困難的加工芥喇，但山高的通用型刀具 JS554 3C 在應(yīng)用優(yōu)化的粗加工策略后西采，可以輕松處理 4 x D。

　　此外继控，機(jī)床無(wú)法處理重型粗加工的車間只需減小接觸弧并使用擺線加工路徑即可眠便。這種做法減小了切削力并降低了對(duì)高機(jī)床功率的需求，但仍然可以應(yīng)用大切削深度來(lái)實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)效率况饥。

　　當(dāng)粗加工策略應(yīng)用于不銹鋼其便、鈦合金等難切削材料時(shí)支赖，可在刀具的整個(gè)長(zhǎng)度（頂部、中部和底部）上應(yīng)用冷卻液蘑杭。對(duì)整個(gè)切削刃進(jìn)行冷卻非常重要访跪。在切削鋼件和鑄鐵件時(shí)，加工車間應(yīng)使用最大壓力的壓縮空氣來(lái)吹除切屑宛办。

　　需要注意的是化威，對(duì)機(jī)床編程時(shí)，加工車間無(wú)法采用基于 CAM 的粗加工策略属荤，因?yàn)槌绦虮仨毻ㄟ^(guò)專門(mén)刀的具路徑優(yōu)化軟件包在外部生成肪误。盡管加工車間在對(duì)機(jī)床編程時(shí)可以手動(dòng)輸入山高確定的接觸弧數(shù)據(jù)，但該數(shù)據(jù)僅能用于簡(jiǎn)單的直線粗加工或固定的擺線切削循環(huán)就初。

Jabro JS554

　　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

　　盡管優(yōu)化的粗加工策略是長(zhǎng)刀具的理想選擇郎闹，但山高還對(duì)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的刀具進(jìn)行了接觸弧測(cè)試。在某一測(cè)試中奈辰，山高以 300 m/min 的切削速度栏妖、20-mm 的切削深度、1-mm 的 ae奖恰、0.2-mm 的每齒進(jìn)給量運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn) Jabro 554 刀具吊趾，加工時(shí)間為 4 分 26 秒。隨后房官，技術(shù)員將 ae 改為 2 mm趾徽，并將每齒進(jìn)給量降低至 0.1 mm。雖然金屬切除率保持不變翰守，但加工時(shí)間卻降至 3 分 11 秒孵奶。造成加工時(shí)間縮短的原因是更高的 ae 雖不能提高加工速度，但確實(shí)減少了走刀次數(shù)蜡峰。因此了袁，能在更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)工件進(jìn)行粗加工。

　　山高使用一家航空航天客戶的 BT40 主軸機(jī)床和一個(gè)實(shí)際工件湿颅，向該客戶展示了粗加工策略的優(yōu)勢(shì)载绿。該客戶通常使用常規(guī)刀具路徑和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床參數(shù)對(duì)這些工件進(jìn)行粗加工，每個(gè)工件的粗加工周期為一個(gè)小時(shí)斟策。

　　山高采用了直徑最大的適當(dāng)?shù)毒?- 直徑為 25 mm研歧、具有分屑槽的 JS554 3C 長(zhǎng)刀具。結(jié)合優(yōu)化的粗加工策略和刀具路徑胡傅，該刀具將之前的加工周期縮短為 8 分鐘氧悦，結(jié)果非常令人驚異。此外母烘，山高預(yù)計(jì)国享，如果使用功能更強(qiáng)大的機(jī)床侈兄，還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)時(shí)間節(jié)省（粗加工時(shí)間很有可能達(dá)到 6 分鐘）队笑。

　　山高的另一位客戶也體驗(yàn)了優(yōu)化的粗加工策略和刀具路徑對(duì)汽車組件進(jìn)行粗加工的優(yōu)勢(shì)版痪。車間不僅將總體零件加工時(shí)間從 8.5 分鐘縮短至僅僅 1.1 分鐘，還將每個(gè)刀具的壽命從加工 80 個(gè)零件提高到加工 250 個(gè)零件狞荤。

　　而對(duì)于粗加工摩托車零件模具的山高客戶來(lái)說(shuō)什箭，優(yōu)化的粗加工和刀具路徑可將加工周期從 900 分鐘縮短至 400 分鐘。該客戶先前采用可轉(zhuǎn)位高進(jìn)給刀具進(jìn)行第一次和第二次粗加工操作佣盒，之后改用 25 mm 直徑的 JS554 3C 進(jìn)行第一次粗加工操作挎袜，并在第二次粗加工操作時(shí)使用高進(jìn)給參數(shù)顽聂。

Jabro JS554 3C

　　結(jié)論

　　接觸弧和平均切屑厚度是優(yōu)化粗加工操作的關(guān)鍵肥惭。通過(guò)專用于刀具路徑優(yōu)化和動(dòng)態(tài)銑削方法的特殊 CAM 軟件包，當(dāng)今的制造商可以操縱/控制刀具的接觸弧并保持始終穩(wěn)定的負(fù)荷紊搪。這樣蜜葱，制造商能夠有效地控制工藝溫度，應(yīng)用更高的切削速度和每齒進(jìn)給量耀石，并獲得更大的切削深度牵囤，從而顯著縮短工件的總加工周期。

　　然而滞伟，制造商必須牢記：優(yōu)化的粗加工需要使用正確的 CAM 軟件包進(jìn)行外部編程揭鳞。盡管大多數(shù)刀具供應(yīng)商可為特定材料提供刀具產(chǎn)品，但只有少數(shù)的供應(yīng)商為特定的高級(jí)加工循環(huán)和刀具路徑開(kāi)發(fā)刀具槽型梆奈。與使用傳統(tǒng)加工方法相比野崇，采用合適的刀具和動(dòng)態(tài)循環(huán)，制造商幾乎可將金屬切除率提高 500%亩钟。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)乓梨，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)林慷，也不構(gòu)成任何其他建議浓蜈。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳否胸，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)芳迅，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻馆梦、圖片蕾胶、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知建淘，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容沧源，以保證您的權(quán)益浴恐！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。