CNC On-machine Measurement Quality Service Provider
我們都知道,在CNC開粗時,可以使用動態(tài)加工技術(shù)來提升加工效率。那么在更為耗時的精加工過程中,有沒有辦法可以提升加工效率呢?
精加工的目的是保證工件的最終尺寸精度和表面質(zhì)量。要提升精加工的效率,需要從精加工表面質(zhì)量與精加工時間這兩方面進行考慮。首先來分析一下精加工的表面質(zhì)量,其很大程度取決于加工后留下的殘脊高度。
什么是殘脊高度?
殘脊高度是指加工中刀具通過兩條相鄰刀具路徑之后,殘留材料凸起部分的最大高度。
如何減小殘脊高度?
一個可行的方法是減小步距(Step over),減小相鄰刀路之間的距離。但這意味著增加了單位面積中的刀路數(shù)量和密度,增加精加工的時間。所以在 3D 曲面精加工中,大家會感覺“表面質(zhì)量”與“加工時間”之間似乎是一項兩難選擇。
更好的表面質(zhì)量=更長的加工時間。
另一個可行的方法是使用更大的刀具。因為刀具半徑越大,與材料接觸時接觸點上的弧度越大。在相同刀路密度下,得到的殘脊高度約小。
舉個例子:
使用 10mm 球刀,步距設(shè)為 4mm產(chǎn)生殘脊高度:0.432mm
使用 25mm 球刀,步距同樣設(shè)為 4mm
產(chǎn)生殘脊高度:0.152mm
兩把大小不同的刀具,使用相同的步距,殘脊高度對比。
使用更大弧度的刀具,可以減小殘脊高度。
用大半徑的刀具還是小半徑的刀具?
用大半徑的刀具可以減小殘脊高度,達到更好的表面質(zhì)量。但新的問題又出現(xiàn)了:很多工件需要精加工的地方間隙狹小,不能用大半徑刀具加工。
大半徑刀具精加工:
優(yōu)勢:
更小的殘脊高度
更短的循環(huán)時間
劣勢:
加工不到細小間隙區(qū)域
容易干涉,編程復(fù)雜
小半徑刀具精加工:
優(yōu)勢:
編程方便
可以加工到細小間隙區(qū)域
劣勢:
若要達到更好的表面質(zhì)量,需要減小步距,增加刀路密度
加工時間更長
有沒有更好的辦法
有沒有辦法,整合兩者的優(yōu)勢,規(guī)避兩者的劣勢?答案是:有。
仔細分析殘脊高度的形成過程可以發(fā)現(xiàn),殘脊高度其實與刀具和材料接觸點的弧度半徑有關(guān),與刀具半徑本身關(guān)系不大。如果僅僅增加刀具有效加工部分的弧度半徑,而保持刀具本體半徑的大小不變,或許就可以同時達到提升表面質(zhì)量和縮短精加工時間這兩個目的了。
事實上已經(jīng)有刀具廠商開始了這方面的研究,并已經(jīng)推出各種適用于不同加工場景的大半徑圓弧的刀具。
以錐度型式(Taper Form)的大半徑圓弧銑刀為例,利用刀具有效加工弧度進行精加工,留下的殘脊高度,等同于 187 倍直徑大小的球刀留下的殘脊高度。
用一把 16mm 的錐度型式大圓弧銑刀,在相同步距、相同時間中完成的精加工表面質(zhì)量,相當(dāng)于使用直徑近 3000mm (3米)的球刀,達到的表面質(zhì)量。
有了刀具就可以開始加工了嗎?
前面說到,改變刀具的形狀,增大加工中刀具與材料接觸點的弧度,減小精加工留下殘脊的高度,可以大大減少精加工區(qū)域中所需刀路的數(shù)量和密度,也就大大減少了加工時間,提高了生產(chǎn)效率。
但新的問題又來了:這類大圓弧銑刀上的有效加工弧度的形狀復(fù)雜,在刀路中要基于刀具的復(fù)雜形狀進行相應(yīng)補償,才可以使刀具的大圓弧精確的貼合加工位置,達到精加工中表面質(zhì)量的要求。這樣的刀路應(yīng)該怎樣編程?
這就需要 CAM 軟件在編程上的支持了。
超弦精加工技術(shù)是對于使用圓弧刀具進行高效精加工的編程解決方案。可以針對各種形狀的大圓弧刀具,基于刀具形狀,通過特殊刀路算法,對加工過程中的刀具接觸點進行動態(tài)補償,可以充分利用圓弧刀具的外形進行高精度高效率的精加工。