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1、提高数控加工速度和精度的几种方法北京航空航天大学 周正干 李和平 王美清 邬学礼 韩国高等技术研究院 崔在成 摘要 介绍了高速加工的数控编程策略,论述了高速高精度加工的几种方法,如待加工轨迹监控法、专家系统法、曲线插补法及试切法等,其中待加工轨迹监控法和专家系统法能够动态调节机床的进给速度,曲线插补法能够提高机床的平均进给速度,试切法则可以为任意半径的圆弧段设定一个最高允许进给速度。关键词 高速加工 待加工轨迹监控 专家系统 数控编程 高速加工与传统的数控加工方法没有本质的区加时,应降低进给速度,因为负载的变化会引起刀具的别
2、,都有进给量、加工速度和切削深度等工艺参数,也偏斜,从而降低加工精度、表面质量和缩短刀具寿命。需要切削刀具和数控程序,但是,在这两种加工方法故在很多情况下,有必要对工件轮廓的某些复杂部分中,上述工艺参数的大小是不同的。高速加工中使用高进行预处理,以使高速运行的精加工小直径刀具不会的进给速度和小的切削参数(切削深度和单刃进给因为前道工序使用的较大直径刀具留下的“加工残余”量),而传统的数控加工中使用低的进给速度和大的切而导致切削负载的突然加大。目前一些CAM软件具削参数。因此,他们使用的机床主轴、切削刀具、计算机有“加工残余分析”的功能,这一功能使得CAM系
3、统数控系统、伺服进给系统和数控编程方法都有显著的能准确地知道每次切削后加工残余的位置。这是保持区别。刀具负载不变的关键,且对高速加工的成功实现至关如何在保证加工精度的同时,尽量提高机床的进重要。给速度,这是研究者门十分关心的问题。本文在简要介总之,刀具路径越简单越好,这样,加工时可有能绍高速加工的数控编程策略之后,着重论述实现高速达到最大进给速度,而不必由于密集的数据点簇或加高精度加工的几种方法。工方向的突然改变而减速。在“之”字形切削路径中,用“弧线”(或类似弧形线段)来连接相邻的两个直线段,1 高速加工的数控编程策略将有利于减少加ö减速程序的频繁调用和
4、转换。 高速加工的数控编程是一项非常复杂的技术,程在高速加工中,无论从加工精度还是从加工安全编员在编制NC代码时必须考虑加工工艺过程。高速性来说,CAM系统的自动过切(残余)保护功能是必加工中的进给速度和加工速度很快,程编员必须能够不可少的,因为过切(残留)对工件的损坏是不可修复预见到切削刀具是怎样切入工件的。加工时除了使用的,而它对刀具的破坏亦是灾难性的,这就要求为被加小的进给量和浅的切削深度外,编制NC代码时尽量工几何表面建立一个精确而连续的数学模型以及有一避免加工方向的突然改变也非常重要。因为突然变化个高效的刀具路径生成算法来保证加工轮廓的完整进给
5、方向不仅会使切削速度降低,还可能产生“爬行”,性。其次,CAM系统对刀具路径的验证能力亦是非常致使加工表面质量降低,甚至还会产生过切或残留、或重要的,这一方面可以允许程编员在把加工代码送到使刀具乃至主轴损坏,特别是在三维轮廓加工中,将复车间之前验证程序编制的正确性,另一方面还可以优杂型面或拐角部分单独加工会比用“之”字形加工法、化程序,根据不同加工路径自动地调节进给速度,保持直线加工法、直线法或其他一些通用加工方法一次加始终有最大安全进给速度。工出所有型面更有利一些。2 高速高精度加工方法高速加工时,刀具要缓慢切入工件,尽量避免刀具切出后又重新切入工件,因
6、此,从一个切削层缓慢地进211 待加工轨迹监控入另一个切削层比切出后再突然进入要好;其次,尽量当高速加工曲线和三维复杂型面时,数控系统必保持一个稳定的切削参数,包括保持切削深度、进给量须要预先了解待加工NC代码段所表示的刀具轨迹,和切削线速度的一致性,当遇到某处切削深度可能增否则,当刀具进给方向突然变化时,机床的惯性有可能·38·《制造技术与机床》 2000年第12期©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.引起过切或残留现象,从而造成对工件的严重损坏。通能以足够快的速度处
7、理NC程序段以保持编程速度。过待加工轨迹监控,机床的计算机数控系统可以在保如果计算机数控系统发现待加工轨迹又变得较平直证加工精度的条件下使机床尽可能在最大编程速度下时,它便迅速地将进给速度提高到最大编程速度。在在工作。这里值得注意的是,完成上述工作的不是程序线待加工轨迹监控中,这种处理由数控系统动态实时员,也不是机床操作者,而是机床的计算机数控系统,地完成;在离线待加工轨迹监控中,这一过程是通过将它可以在每秒钟内2000多次改变进给速度来达到上一些进给指令插入刀具路径文件中,然后再将这些被述目的。因此,使用一个具有待加工轨迹监控功能的高修改了的NC代码文件
8、送往机床的计算机数控系统中速计算机数控系统,可以保证在理想的精度条
