高速铣削时生成刀具轨迹的优化设置

1 引言
高速铣削技术是最近几年新出现的一种加工方法，因其可以有效地对高硬度材料进行加工等优秀特点，经过不断的发展，现在已经广泛的应用到航空、轿车、锻模等制造领域。在高速铣削时机床主轴转速高达8000～30000rpm，进给速度在3～6m/min左右，加工中能否使机床及刀具保持恒定的切削负荷非常重要。虽然现在某些数控机床可以部分实现在加工中的切削负荷的自适应，但刀具轨迹的不合理编排也会产生对机床及刀具较大的惯性冲击，这种冲击对机床的主轴也是非常不利的，会影响主轴等零件的寿命。因此对高速铣削的编程要非常仔细，它要求CAM软件能提供新的刀具切入方式，使刀具在不同的切削形式下与被切削材料保持相对恒定的接触状态，另外还应选择合适的刀具进给和切削深度等参数，这些工艺方案必须符合高速切削的实际要求。
2 高速铣削编程时需要注意的几个原则
高进给，高转速，低切削量是基本原则；
垂直进刀要尽量使用螺旋进给，应避免垂直下刀，因为这样会降低切削速度，同时会在零件表面上留下很多刀痕；
要尽一切可能保证刀具运动轨迹的光滑与平稳，程序中走刀不能拐硬弯，要尽可能地减少任何切削方向的突然变化，从而尽量减少切削速度的降低；
要尽量减少全刀宽切削，保持金属切除率的稳定性；
最好使用顺铣，且在切入和切出工件时，使用圆弧切入和切出方法来切入或离开工件；
如果数控系统支持，最好采用NURBS输出，以减小程序量，提高数控系统的处理速度。
出于安全考虑，在输出程序前需进行仔细的碰撞和过切检查。
3 高速铣削时生成轨迹时的特别设定
基于高速铣削技术的飞速发展，目前绝大多数CAM软件都提供了对高速铣削的支持，下面就以各软件普遍具有的功能进行说明。
在用球头铣刀加工三维曲面工件时，刀具的实际加工直径是随轴向进给量或刃口接触点而变化的。高速铣削机床的高转速主轴和高进给速度，要求尽量采用小的进给量和小的切削深度，且随着三维曲面的变化，刀具刃口的实际接触点是在不断变化的，直径过大的球头铣刀的加工直径与名义直径相差太大，切削速度不好匹配，不容易获得较高的表面质量。因此，为了保持刀具的最佳切削速度及切削性能并获得最佳加工表面，最好的办法是在刀具的刚性可以克服切削力的情况下采用直径尽可能小的刀具。
选定刀具后就是刀路的合理设置了，在设置刀路时要依据以上所提到的一些原则，主要的解决方法是附加合理的圆弧转接，下面以几个实例来说明高速铣削的特别设定。