高速切削除對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)
1 高速數(shù)控加工刀具路徑的特性
1.1 轉(zhuǎn)角處理
由于機(jī)床CNC系統(tǒng)的響應(yīng)特性
1.2圓滑連接和移刀方式的控制
在傳統(tǒng)加工中
,由于刀具軌跡之間的連接一般是直接沿工件原進(jìn)給軌跡的法向移動(dòng),有軌跡尖角,對(duì)高速進(jìn)給速度和加工效率有很大影響,難以適合高速加-丁的要求。由于高速加工采用的切削用量很小,刀具的移刀運(yùn)動(dòng)量會(huì)急劇增加,為使刀具軌跡之間的連接盡量圓滑,可以采取如下措施:一是將移刀動(dòng)作的連接由直線改為圓弧,對(duì)刀具的連接軌跡進(jìn)行修改;二是減少或避免刀具軌跡的連接,把多段(環(huán))的刀具路徑改為光滑連續(xù)切削的回轉(zhuǎn)環(huán)切;三是在不同的Z向高度上進(jìn)行連接移刀。1.3 避免機(jī)床和刀具過(guò)載的軌跡優(yōu)化
為避免機(jī)床過(guò)載
,需要對(duì)加工軌跡拐角處的加、減速動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行控制。即在加工拐角時(shí)提前減速,待拐角加工完成后再進(jìn)行加速,這項(xiàng)功能可以由CNC控制系統(tǒng)的前瞻控制功能或CAM軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。為避免刀具過(guò)載,對(duì)于有島嶼或窄槽的型腔,粗加工時(shí)應(yīng)避免刀具用全寬進(jìn)行切削,在保持切削材料徑向厚度不變時(shí),可以采用局部往復(fù)或回旋的刀具軌跡,使刀具的切削負(fù)載恒定。1.4 三軸加工中刀具路徑的優(yōu)化特性
在CAD建模時(shí)對(duì)圓角特征不應(yīng)省略
,以免因?yàn)檩喞饨鞘沟毒咔邢髫?fù)載急劇變化。在CAM加工時(shí),可選用較小半徑的刀具(刀具半徑最好小于圓倒角幾何尺寸的0.7),使拐角處的刀具路徑變?yōu)楣饣⑵巾樀膱A弧,以避免刀具的突然轉(zhuǎn)向。同時(shí)在保證加工方向不變時(shí),以圓滑的軌跡對(duì)走刀輪廓的內(nèi)外圈進(jìn)行連接2 高速數(shù)控加工刀具路徑的優(yōu)化
2.1 高速數(shù)控粗加工刀具路徑的優(yōu)化
2.1.1 加工方式
在普通銑床上采用順銑時(shí)會(huì)造成“拉刀”現(xiàn)象,統(tǒng)的反向間隙進(jìn)行了消除
,傳動(dòng)系統(tǒng)的精度高.剛性好,能夠很好的避免“拉刀”現(xiàn)象的發(fā)生,使得順銑加工方式的優(yōu)點(diǎn)得到充分體現(xiàn)。在高速數(shù)控粗加下中.一般部采用順銑加工方式,2.1.2 刀具的切入、切出方式
高速數(shù)控粗加工刀具的切入
、切出方式主要采用水平圓弧、垂直圓弧和延伸原有的刀具路徑,此外還可以采用加框、直線連接、斜向等方式。選擇刀具的切人方式時(shí),應(yīng)考慮便于排屑、安全和有利于觀察切削狀況。加工敞口或有凸臺(tái)的型腔工件時(shí),刀具町從工件外圍以水平圓弧切入。加工封閉型腔時(shí).如封閉型腔有足夠的刀具回旋空間,切入方式可采用螺旋進(jìn)刀或者往復(fù)斜線進(jìn)刀的方式.應(yīng)避免沿刀具軸向直線下切.如封閉型腔刀具回旋空間狹小時(shí),因無(wú)法使用螺旋進(jìn)月,可以采用斜線下切進(jìn)刀,或者采用由多次往復(fù)斜線下切進(jìn)刀組成的之字形進(jìn)刀方式。刀具的切出方式的選擇,主要是考慮刀具的平緩脫離,以免加工表面產(chǎn)生凹痕;2.1.3 刀具換向
在高速加工中
,因切削速度很高.突然減速急停工突然加速會(huì)破壞獲表面加工紋理的一致性2.1.4 Z向分層切削
加工的切削深度由Z向加工層間距決定
2.1.5 順直的刀具軌跡
刀具路徑的生成是沿被加工工件的輪廓偏置而得到的
,如果丁件輪廓的尖銳拐角較多.則使生成的刀具路徑的尖銳拐角從里到外也同樣的多(見(jiàn)圖1)。將導(dǎo)致機(jī)床頻繁的進(jìn)行加減速,使機(jī)床的高速功能難以發(fā)揮。因此,可將刀具軌跡的行距適斗減小(見(jiàn)圖2),對(duì)離工件輪廓較遠(yuǎn)的刀具路徑進(jìn)行順直,以保持工件的高速切削狀態(tài)。2.1.6 回轉(zhuǎn)軌跡加工
工件的輪廓如有內(nèi)角轉(zhuǎn)折、窄槽或島嶼型腔
2.1.7 判定殘留材料與殘留加工
工件如需多次加工
2.2 高速數(shù)控精加工刀具路徑的優(yōu)化
2.2.1 筆式加工
筆式加工屬于粗加工以后的半精加工
2.2.2 余量加工
余量加工主要是在精加工前.將所有加工表面的多余余量切除
2.2.3 精加工
(1)平行軌跡加工(Rasler),這種類(lèi)型的刀具軌跡又被稱(chēng)為掃描行切或“zigzage”類(lèi)軌跡
(2)放射軌跡加.放射軌跡加工一般用于對(duì)稱(chēng)且加丁紋理有特殊要求的情況,放射狀加工在靠近中心的位置處.其刀具軌跡密集重疊
在刀具軌跡延伸至中心的模型中,加工效率不高
(3)螺旋軌跡加工(Rpiral)
(4)z向等高分層加工。用z向等高分層加工時(shí).因?yàn)榈毒哕壽E在z向進(jìn)行定距下降
(5)螺旋與z向等高分層組合優(yōu)化
在高速切削中,刀具路徑?jīng)Q定刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)
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