高速銑削一般采用高的銑削速度，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量，小的徑向和軸向銑削深度。一般情況下，高速銑削的銑削速度要比常規(guī)速度高出5—10倍，其材料去除率是常規(guī)銑削的3—5倍以上。銑削時(shí)，大量的銑削熱被切屑帶走，因此工件的表面溫度較低。隨著銑削速度的提高，銑削力略有下降，表面質(zhì)量提高，加工生產(chǎn)率隨之提高。但在高速加工范圍內(nèi)，隨銑削速度的提高會(huì)加劇刀具的磨損。

1 高速切削對(duì)數(shù)控編程的具體要求

　　高速切削有著比傳統(tǒng)切削特殊的工藝要求，除了高速切削機(jī)床和高速切削刀具，具有合適的CAM編程軟件也是至關(guān)重要的。一個(gè)優(yōu)秀的高速加工CAM編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度、較強(qiáng)的插補(bǔ)功能、全程自動(dòng)過(guò)切檢查及處理能力、自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、進(jìn)給率優(yōu)化處理功能、刀具軌跡編輯優(yōu)化功能、加工殘余分析功能等。國(guó)內(nèi)外比較成熟適用于高速加工編程的軟件有西門子公司的UnigraphicsNX、英國(guó)DeICAM公司的PowerMill、以色列的Cimatron軟件。其中英國(guó)DeICAM公司的PowerMill在3D加工中優(yōu)勢(shì)較為突出。

　　高速切削中的NC代碼并不僅僅局限于切削速度、切削深度和進(jìn)給量的不同數(shù)值。NC編程人員必須改變他們的全部加工策略，以創(chuàng)建有效、精確、安全的刀具路徑，從而得到預(yù)期的表面精度。數(shù)控編程時(shí)首先要注意加工方法的安全性和有效性;其次要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn)，這會(huì)直接影響加工質(zhì)量和機(jī)床主軸等零件的壽命;最后要盡量使刀具載荷均勻，這會(huì)直接影響刀具的壽命。高速切削對(duì)數(shù)控編程的具體要求如下。

　　1. 1 保持恒定的切削載荷

　　高速銑削過(guò)程中保持恒定的切削載荷非常重要，這會(huì)直接影響工件的加工質(zhì)量和機(jī)床主軸以及刀具等零件的壽命。

　　1. 1. 1 保持金屬的去除量恒定

　　在加工中恒定的金屬去除量可以獲得較好的加工質(zhì)量，由于切削載荷均勻，從而可以延長(zhǎng)刀具和機(jī)床的使用壽命。

　　為保持恒定的切削條件，主要采用順銑方式進(jìn)行粗加工在高速切削過(guò)程中采用順銑銑削方式，可以產(chǎn)生較少的切削熱，降低刀具的負(fù)載，降低甚至消除了工件的加工硬化，以及獲得較好的表面質(zhì)量等。

　　在工件余量不均勻的情況下，通常采用等高加工策略來(lái)保證恒定的金屬去除量。粗加工采用的方法通常是在Z方向切削連續(xù)的平面，又叫等高加工策略。這種切削遵循了高速加工的理論，采用了比常規(guī)切削更小的切深，從而減小每齒切削去除量。Z方向切削連續(xù)平面示意圖。通常這種加工方式采用斜向或者螺旋切人，可以獲得較平穩(wěn)的切削路徑。

　　在高速切削的粗加工過(guò)程中，保持恒定的金屬去除率，可以獲得以下的加工效果:(1)保持恒定的切削負(fù)載;(2}保持切削量的恒定;(3)較好的熱轉(zhuǎn)移;(4)刀具和工件均保持在較冷的狀態(tài);(5)延長(zhǎng)刀具壽命;(6)獲得較好的加工質(zhì)量等。

　　1. 1. 2 刀具要平滑地切人工件

　　如圖3所示，在高速切削過(guò)程中，讓刀具斜向或者沿螺旋線方向切人工件要優(yōu)于讓刀具沿Z向直接切人，這樣可以保護(hù)刀具和機(jī)床，而且可以獲得較好的加工質(zhì)量。

　　1. 1. 3 保證刀具軌跡的平滑過(guò)渡

　　刀具軌跡的平滑是保證切削負(fù)載恒定的重要條件。螺旋曲線走刀是高速切削加工中一種較為有效的走刀方式。

　　在NC編程中應(yīng)盡量避免刀具路徑軌跡出現(xiàn)尖角，讓軌跡盡可能的光順，這樣可以提高工件表面加工質(zhì)量，從而降低模具數(shù)控加工后的后續(xù)研磨強(qiáng)度。

　　1. 1.4 盡量減少刀具的急速換向

　　由于進(jìn)給量和切削速度非常高，編程人員必須預(yù)測(cè)刀具是如何切削材料的。除了減小步距和切削深度以外，還要避免可能的加工方向的急劇改變。急速換向的地方要減慢速度，急停或者急動(dòng)會(huì)破壞表面精度，而且有可能因?yàn)檫^(guò)切而產(chǎn)生拉刀或者在外拐角處咬邊。

　　通常，切削過(guò)程越簡(jiǎn)單越好。這是因?yàn)楹?jiǎn)單的切削過(guò)程可以允許最大的進(jìn)給量，而不必因?yàn)閿?shù)據(jù)點(diǎn)的密集或者方向的急劇改變而降低速度。從一切削層等變率地降到另一層要好于直接躍遷，采用類似于圈狀的路線將每一條連續(xù)的刀具路徑連接起來(lái)，可以減小加速度的突變。實(shí)際的高速數(shù)控編程中，常常用圓弧連接來(lái)過(guò)渡切削移動(dòng)以緩解這種急速換向的現(xiàn)象。

　　1.2 保證工件的高精度

　　1. 2. 1 減少刀具的切人次數(shù)

　　為了保證工件的高精度，最重要的一點(diǎn)就是盡量減少刀具的切人和切出次數(shù)。

　　在高速數(shù)控編程中常常選擇回路或者單向路徑切削。這是因?yàn)樵趽Q向時(shí)，NC機(jī)床必須立即停止(緊急降速)然后再執(zhí)行下一步操作。由于機(jī)床的加速局限性，容易造成時(shí)間的浪費(fèi)。因此，許多人選擇單向的路徑切削模式來(lái)進(jìn)行順銑，盡可能地不中斷切削過(guò)程和刀具路徑，盡量減少刀具的切人次數(shù)，以獲得相對(duì)穩(wěn)定的切削過(guò)程。圖6顯示了減少刀具切人次數(shù)的有效方法。

　　1.2.2 精加工刀具的選擇

　　高速精加工不同于粗加工與半精加工，高速精加工直接決定了所加工工件的加工質(zhì)量的好壞，所以精加工選用適當(dāng)?shù)牡毒咭卜浅Ｖ匾?。在同等條件下，刀具越長(zhǎng)剛性越差，加工時(shí)讓刀越嚴(yán)重。所以精加工應(yīng)盡量選用較短的刀具，可以減少讓刀現(xiàn)象，保證加工質(zhì)量。但是由于3D加工往往形狀復(fù)雜，較深的地方刀具會(huì)發(fā)生碰撞，這時(shí)就可以采用擺角加工，這樣就可以保證使用較短的刀具保證加工時(shí)減小讓刀，從而保證加工質(zhì)量。同樣，精加工清角也可以采用這種方法進(jìn)行加工。

　　1.3 保證工件的表面加工質(zhì)量

　　在通常情況下，除了單純地通過(guò)控制程序的步距、公差和點(diǎn)分布等參數(shù)來(lái)提高工件的表面質(zhì)量以外，還可以通過(guò)以下方法來(lái)保證工件的加工表面質(zhì)量。

　　1.3.1 分特征精加工

　　在精加工過(guò)程中，尤其在3D特征的加工過(guò)程中，要注意一些復(fù)雜的細(xì)節(jié)或者拐角處切削形貌的產(chǎn)生，而不是僅僅設(shè)法采用平行、“之”字形切削、單向切削或其他的普通切削等方式來(lái)生成所有的形貌。由于加工區(qū)域形狀復(fù)雜不能單純地用一種加工策略進(jìn)行編程時(shí)，便需要針對(duì)不同的特征單獨(dú)考慮進(jìn)行編程，比較平緩的區(qū)域可以采用平行線精加工，比較陡峭的區(qū)域就需要單獨(dú)考慮處理分區(qū)加工，這樣的加工策略可以彌補(bǔ)單一加工策略的局限性，從而提高工件的表面加工質(zhì)量。

　　分特征精加工是比較復(fù)雜的過(guò)程，要求編程員在對(duì)各種加工策略都非常了解的基礎(chǔ)上，對(duì)工件進(jìn)行詳細(xì)分析，針對(duì)不同特征的區(qū)域采用不同的加工策略分區(qū)域的恰當(dāng)與否直接影響了工件的表面加工質(zhì)量，所以這也需要經(jīng)驗(yàn)的積累。

　　分區(qū)域精加工有一定的原則:(1)精加工不是分區(qū)越多越好，在允許的情況下，能不分區(qū)精加工就不要分，因?yàn)榧庸し謪^(qū)越多產(chǎn)生的加工對(duì)刀誤差就越多，加工質(zhì)量就越不容易保證;(2)精加工刀路越簡(jiǎn)單越好，精加工應(yīng)盡量減少刀路的連接時(shí)間，提高加工效率;(3)刀路中應(yīng)盡量避免尖角的出現(xiàn)，因?yàn)榈堵分写嬖诩饨菚?huì)影響整個(gè)工件表面的質(zhì)量，會(huì)增加數(shù)控加工后的后續(xù)研磨時(shí)間;(4)陡壁面精加工時(shí)刀路應(yīng)自上而下，這樣可以避免加工過(guò)程中“拉刀”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

　　1.3.2 采用較大的進(jìn)給量

　　在高速切削過(guò)程中，過(guò)小的步進(jìn)(進(jìn)給量)會(huì)影響實(shí)際的進(jìn)給速率，其往往會(huì)造成切削力的不穩(wěn)定，產(chǎn)生切削振動(dòng)，從而影響工件表面的完整性。即為采用不同步進(jìn)對(duì)工件加工表面質(zhì)量的影響示意圖?？梢钥闯?，在高速切削條件下，采用較大的進(jìn)給量，會(huì)產(chǎn)生較好的表面加工質(zhì)量。

　　1.3.3 精加工前清角

　　在高速切削的精加工過(guò)程中，保證精加工余量的恒定至關(guān)重要。為保證精加工余量恒定，通常在精加工之前要用比精加工使用的刀具小的刀具進(jìn)行清角。筆式清角采用的策略為，首先找到先前大尺寸刀具加工后有殘留的拐角和凹槽區(qū)域，然后自動(dòng)沿著這些拐角走刀。其允許用戶采用越來(lái)越小的刀具，直到刀具的半徑與三維拐角或凹槽的半徑相一致。

　　精加工前清角，在期望保持切屑去除率為常量的高速加工中是非常重要的。精加工前缺少了清角，當(dāng)精加工這些帶有側(cè)壁和腹板的部件時(shí)，刀具走到拐角處將產(chǎn)生較大的金屬去除率，難以獲得較好的表面加工質(zhì)量。清角后，拐角處的切削難度降低，減少了讓刀量和噪聲的產(chǎn)生。

　　所以3D精加工之前對(duì)工件進(jìn)行行筆式清根可以有效地減小讓刀量，使切削過(guò)程更穩(wěn)定，減小噪聲，從而獲得較好的加工質(zhì)量。

　　1.3.4 采用f= P工藝來(lái)達(dá)到高速高精度工件表面

　　在高速銑削過(guò)程中，最好采用f= P的銑削方式。這樣加工出來(lái)的表面粗糙度比較均勻，可以獲得較好的表面加工質(zhì)量。

　　1.3.5 退刀時(shí)采用進(jìn)給速率

　　在高速數(shù)控精加工中采用進(jìn)給速率退刀可以減小切削載荷的瞬間變化，使切削過(guò)程更平穩(wěn)，從而獲得較好的表面加工質(zhì)量。

2 結(jié)語(yǔ)

　　高速銑削技術(shù)以其卓越的加工優(yōu)點(diǎn)被運(yùn)用于各行各業(yè)。高速切削的發(fā)展源于市場(chǎng)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)時(shí)間和成本效率的要求越來(lái)越高，這便要求數(shù)控NC編程不斷地優(yōu)化加工策略，充分發(fā)揮高速銑削的優(yōu)點(diǎn)。