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高速加工技術隨著數控加工設備與高性能加工刀具的發展日益成熟，極大的提高了模具加工速度，減少了加工工序、縮短甚至消除了耗時的鉗工修復工作，從而極大地縮短了模具的生產周期。模具的高速加工技術逐漸成為我國模具工業技術改造最主要的內容之一 。

高速加工的基本出發點是高速低負荷狀態下的切削可較低速高負荷狀態下切削更快地切除材料。低負荷切削意味著可減輕切削力，從而減少切削過程中的振動和變形。使用合適的刀具，在高速狀態下可切削高硬質的材料。高速切削可使大部分的切削熱通過切屑帶走，從而減少零件的熱變形。因此高速加工并不是簡單地使用現有刀具路徑，通過提高主軸轉速和進給率去實現。如果使用了不適當的加工策略，輕則會導致刀具壽命的降低，重則可能導致更加可怕的結果。

筆者使用英國DELCAM公司的專業高速加工軟件PowerMILL從事模具加工多年，在這篇文章中將介紹一下筆者關于高速加工的一些觀點及使用PowerMILL的一些高速加工方面的經驗和方法，希望與我國從事模具高速加工的工程技術人員交流。本文所提出的觀點、所列出的數據僅代表個人觀點，特此說明。

英國DELCAM公司是世界上最早致力于高速加工工藝及CAD/CAM相應技術研究的專業CAD/CAM集成系統開發商之一。該公司也是世界上唯一擁有大型模具加工車間的CAD/CAM軟件系統開發商。PowerMILL是其一款優秀的、獨立的、基于知識的專業三維加工軟件，它易于操作，計算速度快，完全仿過切，一直被業界譽為最優秀的高速加工軟件之一，使用PowerMILL做高速加工，筆者闡述以下一些觀點：

1．粗加工時應注意的問題及采用的加工策略

PowerMILL的粗加工（區域清除）的下切或行間過渡部分應該采用斜式下刀或圓弧下刀，并且盡量采取順銑的加工方式，刀具路徑的尖角處要采用圓角的光順處理，這樣才盡可能地保持刀具負荷的穩定，減少任何切削方向的突然變化，從而符合高速加工的需求。同時在PowerMILL的粗加工中應采用以下加工策略 。

盡量使用偏置加工策略而不是使用傳統的平行加工策略。在可能的情況下，都應從工件的中心開始向外加工，以盡量減少全刀寬切削。

賽車線加工(Race Line Machining)是DELCAM推出的專利高速加工方式，如下圖1，它模擬了賽車的原理，最大化地消除了刀具路徑中的尖銳拐角，刀具保持了恒定刀具負荷和排屑率，同時盡量避免了全刀寬切削。使得刀具負荷更加穩定，可顯著減少刀具磨損，改善加工質量。

圖1 賽車線加工刀具路徑

擺線粗加工是DELCAM推出的另外一種高速加工方式。如下圖2，在刀具過載的區域，PowerMILL采用擺線加工，可顯著提高加工效率，延長刀具壽命，減少對機床的沖擊 。

圖2 擺線粗加工刀具路徑

2．殘余量加工

PowerMILL是基于知識的專業加工軟件，它的殘留粗加工能自動識別上一道工序的殘留區域和拐角區域，自動判別在上一道工序留有的臺階的層間進行切削，系統智能地優化刀具路徑，使用戶能夠獲得空走刀最少的優化的刀具路徑 。

圖3 殘留粗加工刀具路徑

3．精加工時應注意的問題及采用的加工策略

PowrMILL的精加工的連接處應盡量采用圓弧或螺旋等方式切入切出工件，要盡量減少抬刀次數和減少刀具路徑頻繁方向的變化。同時在PowerMILL的精加工應盡量采用以下加工策略 。

優化平行加工，如下圖4，在刀具路徑的尖角處采用圓角的光順處理，可顯著提高加工效率，延長刀具的壽命，減少對機床的沖擊。

圖4 優化平行加工刀具路徑

螺旋3D偏置加工，如下圖5，避免了平行加工策略和偏置加工策略中出現的頻繁方向的突然改變，從而提高加工速度，減少刀具磨損 。

圖5 螺旋3D偏置加工刀具路徑

最佳等高加工，如下圖6，PowerMILL系統會自動利用區域分析算法對陡峭和平坦區域分別處理，計算適合等高及適合使用類似3D偏置的區域，并且同時可以使用螺旋方式，在很少抬刀的情況下生成優化的刀具路徑，獲得更好的表面質量。

圖6 最佳等高策略的刀具路徑

螺旋等高加工，沒有等高層之間的刀路移動，避免頻繁抬刀，可顯著提高加工效率 。等粗糙度等高加工，按照殘留量，自動計算等高刀具路徑的下切步距，可顯著提高加工效率和曲面加工質量 。

4．清根加工

PowerMILL的清根方法有筆式、縫合、沿著、自動、殘余量清根等，可達到十多種，安全性好，考慮周到。

5．后編輯功能

后編輯功能是PowerMILL的強項之一，其它系統都無法與之比美。它有強大的裁剪和重排刀具路徑的順序等功能，如移動開始點，可任意修改下刀位置，提高表面的加工質量 。

6.使用好PowerMILL的其它一些高級功能

快進高度的尖角處，如下圖7，PowerMILL可采用圓角的光順處理，可顯著減少對機床的沖擊，提高加工效率 。

圖7 快進高度的尖角處圓角光順處理

刀桿和刀夾與刀具可一體參與刀具路徑的運算。

圖8 PowerMILL5定義刀具路徑的表格

智能化全程過切保護

高速加工一旦發生過切和碰撞，后果不堪設想。而傳統的CAM系統一般都是面向局部的加工方式，靠NC人員指定干涉面和保護面，采用人工或半自動的方式防過切處理，而不是全自動的過切防護，NC人員的精神壓力極大，易受到情緒、責任心等方面人為因素的影響，無法從根本上杜絕錯誤的發生，具有發生嚴重事故的隱患，因此傳統的CAM系統不適合于高速加工技術的應用。PowerMILL采用了最新的技術，不須指定防切面和干涉面，系統具備智能化全程過切保護功能，即使NC人員的參數設置的不合理，系統也自動提示；同時刀桿和刀夾與刀具一體參與刀具路徑的運算，這樣完全避免了過切和碰撞的發生，消除了NC人員和機床操作者對此的顧慮 。

計算速度快

好的高速加工程序在機床上執行得非常快，但它的產生卻需花費很長的時間和大量的精力。在如模具制造這樣的單件加工領域，因等待加工程序而導致機床停機的現象非常普遍。如果簡單地將這種壓力強加給CAM操作者，讓他們更快地產生刀具路徑，常常會迫使他們走捷徑。其結果是所編制的程序并不經濟、有效。盡管機床在繼續運轉，但加工速度卻大打折扣。PowerMILL具有極強的計算速度，據測試比其它系統至少快兩倍以上。同時PowerMILL還對刀具路徑自動優化，這些都滿足了高速加工的需求。

7.結束語

本文是筆者對高速加工的理解，以及在實際工作中的一些經驗，個人認為高速加工的程序的安全性是首要的，因此PowerMILL的智能化全程過切保護功能就顯的尤其重要。其次應該選取正確的加工順序。盡管CAM軟件如PowerMILL的自動化水平日益提高和增強，但它最終代替不了用戶自己對加工零件和加工策略的理解和經驗，仔細安排加工順序至關重要。另外，適當使用PowerMILL系統所提供的高速高效的加工策略是獲得良好高速加工結果的最有效途徑。以上是筆者使用PowerMILL的一些經驗和體會，不足之處請大家指正。