欧德本轴承（天津）有限公司

        目前有关适合高速加工编程的ＮＣＰ（ＣＡＭ）系统的研究引起了较为广泛的重视，在许多商用ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，如英国Ｄｅｌｃｏｍ公司的ＰｏｗｅｒＭｉｌｌ、以色列的Ｃｉｍａｔｒｏｎ、美国的Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ　ＰＴＣ公司的Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣＮＣ公司的ＭａｓｔｅｒＣＡＭ等在传统的ＮＣＰ模块中添加了适合于高速加工编程的工艺策略。概括起来主要有如下一些方法：
　　（１）采用光滑的进刀、退刀方式。
　　在传统切削轮廓的加工过程中，有法向进、退刀，切向进退刀和相邻轮廓的角分线进退刀等。而在高速切削加工轮廓的过程中，应尽量采取轮廓的切向进退刀方式以保证刀具轨迹的平滑。在对曲面进行加工时，传统的数控加工方法一般采用Ｚ向垂直进、退刀，曲面正向与反向的进、退刀等方式，而在采用高速切削的方法进行曲面加工时，可采用斜向或螺旋式的进刀方式。同时，ＣＡＭ系统应该采用基于知识的加工方法，这样当螺旋式进刀切入材料时，系统会自动检查刀具信息，如果发现刀具具有盲区时，螺旋加工半径就不会无限制减小，从而避免撞刀。这就对加工过程的安全性提供了周全的保障。
　　（２）采用光滑的移刀方式。
　　这里所说的移刀方式指的是行切中的行间移刀，环切中的环间移刀，等高加工的层间移刀等。应用于传统切削加工方式的ＣＡＭ软件中的移刀方式大多不适合高速加工的要求。如在行间移刀时，刀具大多是直接垂直于原来行切方向的法向移刀，导致刀具路径中存在尖角；在环切的情况下，环间移刀也是从原来切削轨迹的法向直接移刀，也会导致刀具轨迹出现不平滑的情况；在等高线加工的层间移刀时，也存在移刀尖角。这些导致加工中心频繁的预览减速影响了加工的效率，从而使高速加工不能真正达到高速加工的目的。
　　在行间切削用量（行间距）较大的情况下，可以采用切圆弧连接的方法进行移刀。但是当行间距较小时，会由于半径过小而使圆弧近似地成为一点，进而导致行间的移刀变为直线移刀，从而也导致机床预览减速，影响加工的效率。在这种情况下，应该采用高尔夫球竿头式移刀方式。环切的移刀通常有两种方式，一种是圆弧切出与切入连接。这种方法的缺点是在加工 ３Ｄ复杂零件时，由于移刀轨迹直接在两个刀具路径之间生成圆弧，在间距较大的情况下，会产生过切，因此该方法一般多用于在加工中所有的刀具路径都在一个平面内的２．５轴加工；另一种是空间螺线式移刀。这种方法由于移刀在空间完成，所以避免了上面方法的缺点。在进行等高加工时，切削层之间应采用多种螺旋式的移刀方式。
　　（３）加工残余分析功能。
　　高速加工过程中，为了延长刀具的使用寿命和保证加工零件的表面质量，应尽可能保持稳定的切削参数，包括保持切削厚度、进给量和切削线速度的稳定性。当遇到某处切削深度有可能增加时，应该降低进给速度，因为负载的变化会引起刀具的偏斜，从而降低加工精度、表面质量和缩短刀具寿命。所以，在很多情况下有必要对工件轮廓的某些复杂部分进行预处理，以使高速运行的精加工小直径刀具不会因为前道
工序使用的大直径刀具留下的“加工残余”而导致切削负载的突然加大。因此，许多软件提供了适用于高速加工的 “加工残余分析”的功能，这一功能使得ＣＡＭ系统能够准确地知道每次切削后加工残余所在的位置。这既是保持刀具负载不变的关键，更是关系到高速加工成败的关键。
　　（４）具有全程自动过切处理及自动刀柄干涉检查功能。
        高速加工的切削速度比传统的加工方法高出大约１０倍多，一旦发生过切或干涉，其后果不堪设想。在高速加工中，一个提高加工效率的重要手段是采用残余量加工或清根加工，也就是采用多次加工或采用系列刀具从大到小分次加工，直至达到所需尺寸，而避免用小刀一次加工完成。这就要求系统能够自动提示最小刀具直径以及最短夹刀长度，并能自动进行刀具干涉检查。此外，在进行数控加工之前，为了能够让用户直观地判断加工过程是否发生过切或刀柄的干涉，ＣＡＭ系统应该提供加工过程的动态仿真验证，即把加工过程中的零件模型、刀具实体、切削加工过程及加工结果，采用不同的颜色一起动态显示出来，模拟零件的实际加工过程，不仅可以观察加工过程，而且可以检验刀具与约束面是否存在干涉或加工过切的情形；更为先进的方法是将机床模型与加工过程仿真结合在一起，还可以观察刀具是否与加工零件以外的其它部件（如夹具）发生干涉碰撞。
　　（５）采用新的加工方法。
　　ａ．基于毛坯残留知识的加工。
        近年来，许多软件为了适应高速加工的需要，引入了“二次粗加工”的思想，该思想正是“毛坯残留知识”算法的核心。基于毛坯残留知识的加工，简单地讲就是基于残留毛坯的加工。在目前使用的许多粗加工方法中，这种方法已经得到大家的一致认可。它的工作过程是：先执行首次粗加工，然后将加工得到的形状作为生成下次粗加工刀位轨迹的新毛坯。然后根据新毛坯，使用各种走刀方式（如行切，环切等）进行粗加工。其实整个过程的思想就是始终保持刀具切到材料，减少空走刀，以达到提高加工效率的目的。在具有这一加工方式的ＣＡＭ 软件中，一旦你指定初始毛坯，并设定之后的加工为基于残余毛坯的方式，系统在计算下一步刀位时总是基于上一步加工后的残余毛坯。因为有了当前毛坯信息，所以随后产生的刀具轨迹就可以做到比较优化、合理。
　　ｂ．摆线加工。
　　为了提高切削速度，人们提出一种被称为“摆线”加工的刀位轨迹计算新方法。这种加工方式是使用切削刀具的侧刃来切削被加工材料。“摆线”是圆上一固定点随着圆沿直线滚动时生成的轨迹。一般来说，摆线是这样一种曲线：假如曲线Ａ上有一固定点，当Ａ沿另一曲线Ｂ进行无滑动的滚动时，固定点的轨迹就是摆线。“摆线”加工非常适合高速铣削，因为切削的刀具总是沿着一条具有固定半径的曲线运动。在整个加工过程中，它使刀具运动总能保持一致的进给率。
　　（６）提供ＮＵＲＢＳ插补指令生成技术。
传统的模具型面数控加工时经常采用直线插补和圆弧插补技术，在高速加工中已不太适用，一则是因为数据量大，增加机床数控处理时间，一则是不便机床进行进给速度控制，影响加速加工的效率。许多软件和机床提供ＮＵＲＢＳ曲线插补技术　一方面大大降低了数控程序的数据量，一方面光滑了数控加工刀具轨迹。