刀具品質跟刀具的編程有著很密切的關系
發布時(shi)間：2013-05-18 新(xin)聞來(lai)源(yuan)：一覽刀具(ju)英才網
近20年以來我國企業CAX技(ji)術(shu)(shu)不(bu)斷發展，其中(zhong)計算機(ji)輔(fu)助(zhu)加(jia)工（或稱(cheng)(cheng)計算機(ji)輔(fu)助(zhu)編程(cheng)）軟(ruan)(ruan)件(jian)越來越多地(di)進(jin)入了(le)各個加(jia)工制(zhi)造企業，用于代(dai)替手工編程(cheng)，直(zhi)接驅念(nian)頭床數控(kong)系統;對從最簡樸的(de)兩軸半到5軸，甚至是更多軸的(de)控(kong)制(zhi)加(jia)工，已(yi)經逐漸不(bu)再成為一個技(ji)術(shu)(shu)挫(cuo)折。同時，在(zai)數控(kong)刀(dao)路的(de)編程(cheng)之后(hou)，為了(le)提前效驗此(ci)程(cheng)序是否能夠(gou)正確無誤(wu)地(di)運行在(zai)機(ji)床上，預先了(le)解和避(bi)免刀(dao)具同機(ji)床及工夾量(liang)具的(de)碰撞，一些刀(dao)路的(de)仿真(zhen)技(ji)術(shu)(shu)和相應的(de)軟(ruan)(ruan)件(jian)，也越來越多地(di)被普遍使用中(zhong)。這種仿真(zhen)技(ji)術(shu)(shu)我們(men)稱(cheng)(cheng)之為“幾何仿真(zhen)”。
但是現在(zai)更多(duo)高真個(ge)諸如航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天加(jia)工(gong)(gong)(gong)制(zhi)造企(qi)業的(de)編程工(gong)(gong)(gong)程師們(men)，已經不(bu)在(zai)局限(xian)于僅僅得到(dao)(dao)在(zai)電腦(nao)的(de)屏幕上看到(dao)(dao)刀路運行(xing)的(de)軌(gui)跡，來防止任何有(you)可能泛起的(de)干(gan)涉(she)和(he)碰(peng)撞跡象(xiang)這一(yi)“表面(mian)”結果了。他們(men)開始關注(zhu)在(zai)一(yi)個(ge)零件尚未加(jia)工(gong)(gong)(gong)之(zhi)前，從其加(jia)工(gong)(gong)(gong)過(guo)程中有(you)可能發(fa)生的(de)受力、溫升和(he)變(bian)形，從刀具有(you)可能產生振(zhen)動(dong)甚至破損的(de)現象(xiang)，從機床的(de)振(zhen)動(dong)可能對加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)影響等方面(mian)，事先(xian)得出(chu)一(yi)些定性(xing)或者定量的(de)分析(xi)結果，來指(zhi)導和(he)調(diao)整加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)數(shu)控程序，以達到(dao)(dao)更好的(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)表面(mian)質量、更快的(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)效率以及(ji)更小的(de)零件變(bian)形。總(zong)而言之(zhi)，但愿(yuan)用更強盛的(de)仿真技術(shu)手段，得到(dao)(dao)更優(you)質的(de)被(bei)加(jia)工(gong)(gong)(gong)零件，這種(zhong)仿真技術(shu)被(bei)稱之(zhi)為“物理仿真”。
我們知道，機械零(ling)件(jian)的(de)(de)加工(gong)，被(bei)加工(gong)材(cai)料(liao)從彈性(xing)變形到塑性(xing)變形的(de)(de)物(wu)理過程中，會開釋出熱(re)量(liang)(liang)并產(chan)生(sheng)作(zuo)用力，這(zhe)種(zhong)(zhong)物(wu)理上的(de)(de)變化是無(wu)法(fa)(fa)用肉眼觀察(cha)到，因此也無(wu)法(fa)(fa)判定對被(bei)加工(gong)零(ling)件(jian)質量(liang)(liang)產(chan)生(sheng)什么影(ying)響。為了得到這(zhe)些變化的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)，以往(wang)的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)是在機床上各個(ge)部位加裝各種(zhong)(zhong)傳感器(qi)，用來(lai)丈量(liang)(liang)出這(zhe)些數(shu)(shu)值（如(ru)溫度(du)、受力和振動頻(pin)率等），進而“人工(gong)”調(diao)整(zheng)數(shu)(shu)控加工(gong)工(gong)藝和程序，這(zhe)是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)很好的(de)(de)方法(fa)(fa)，但(dan)是傳感器(qi)的(de)(de)安裝長(chang)短常精密的(de)(de)工(gong)作(zuo)，稍有偏差將帶來(lai)丈量(liang)(liang)數(shu)(shu)據(ju)上的(de)(de)不正確性(xing)和一(yi)(yi)定的(de)(de)離(li)散性(xing)。
那么如何利用非接觸式的方式以得(de)(de)到（或丈量到），并且(qie)通過計算機分析的方法來(lai)得(de)(de)到數據以指導加工過程?美(mei)國ThirdWaveSystem公司開(kai)發了一款AdvantEdgeProductionModule的軟件，可以很好解(jie)決這(zhe)個題目。
AdvantEdgeProductionModule（以(yi)(yi)下簡稱PM）將(jiang)CAD/CAM、加工(gong)動態(tai)仿真技術以(yi)(yi)及工(gong)件/刀具(ju)的(de)物(wu)理材料特性集成在一起，在這個被稱之(zhi)為(wei)“將(jiang)改變游戲規則”的(de)軟件中(zhong)對(dui)數控(kong)加工(gong)程序的(de)切削機理做(zuo)分析，以(yi)(yi)達到最大化晉升加工(gong)機能(neng)、縮短加工(gong)周期、進步加工(gong)質(zhi)量的(de)目的(de)。
客戶在使用這(zhe)個解決(jue)方案時(shi)(shi)，首(shou)先對機(ji)床進行設置，包(bao)括數(shu)控系統(tong)及代碼形式、是否是5軸(zhou)(zhou)加工(gong)、坐標系統(tong)、主軸(zhou)(zhou)轉(zhuan)速(su)和進給速(su)率(lv)、主軸(zhou)(zhou)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)和扭矩等(deng)，然后輸入(ru)加工(gong)刀具，包(bao)括刀具類型(xing)、幾(ji)何尺(chi)寸、刀損(sun)模(mo)型(xing)等(deng)參數(shu);最后定義(yi)或(huo)導入(ru)被加工(gong)零(ling)件(jian)(jian)，包(bao)括零(ling)件(jian)(jian)的(de)(de)尺(chi)寸或(huo)直接讀入(ru)STEP/STL模(mo)型(xing)、工(gong)件(jian)(jian)的(de)(de)材(cai)料等(deng)。一旦定義(yi)結束，用戶就(jiu)可以啟(qi)動軟(ruan)件(jian)(jian)的(de)(de)分(fen)析(xi)引(yin)擎，在短(duan)短(duan)幾(ji)秒鐘時(shi)(shi)間內，屏幕上(shang)就(jiu)會顯示出針對特(te)定工(gong)件(jian)(jian)加工(gong)的(de)(de)分(fen)析(xi)數(shu)據。這(zhe)些數(shu)據是以文本(ben)或(huo)坐標圖的(de)(de)形式提交的(de)(de)。在坐標圖中，橫軸(zhou)(zhou)（X）是此段(duan)程序經歷(li)的(de)(de)時(shi)(shi)間，而縱軸(zhou)(zhou)（Y）是選擇的(de)(de)不同(tong)結果的(de)(de)體現，例如受力、溫升(sheng)、功(gong)(gong)率(lv)、主軸(zhou)(zhou)或(huo)進給速(su)率(lv)等(deng)。
以圖1中(zhong)的(de)(de)(de)(de)加工(gong)例(li)子來說明(ming)，橫軸為(wei)(wei)時間，縱軸為(wei)(wei)切(qie)向力(li)(li)。從圖中(zhong)可以看(kan)出，程序運行的(de)(de)(de)(de)時間為(wei)(wei)486.9s，刀具(ju)所承受(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)最大(da)切(qie)向力(li)(li)為(wei)(wei)416.78N。同(tong)時還可以看(kan)到，刀具(ju)在整(zheng)個加工(gong)過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)力(li)(li)是不平均的(de)(de)(de)(de)，受(shou)(shou)力(li)(li)小時證(zheng)實(shi)切(qie)削力(li)(li)不足，受(shou)(shou)力(li)(li)大(da)時（尖峰值）有可能會造成刀頭(tou)的(de)(de)(de)(de)破損(sun)。為(wei)(wei)了減(jian)少刀具(ju)破損(sun)的(de)(de)(de)(de)可能性，要降低刀具(ju)的(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)力(li)(li);同(tong)時為(wei)(wei)了晉升加工(gong)效率，又要加大(da)刀具(ju)的(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)力(li)(li)，我們把刀具(ju)的(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)力(li)(li)范圍(wei)限定在某一個范圍(wei)，最大(da)值為(wei)(wei)375N，然后再(zai)用PM軟件(jian)運行一次上面的(de)(de)(de)(de)分析(xi)，便(bian)得出優化后的(de)(de)(de)(de)結果。
海內某聞(wen)名航天(tian)企業(ye)在(zai)使(shi)用(yong)PM后，通過比較(jiao)優(you)(you)化(hua)(hua)前后的程序(xu)(xu)（實際加(jia)(jia)工(gong)(gong)），加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)間(jian)縮短了(le)20%~25%，加(jia)(jia)工(gong)(gong)粗拙度(du)及變形(xing)量(liang)從優(you)(you)化(hua)(hua)前的0.19mm到(dao)優(you)(you)化(hua)(hua)后的0.10mm，達到(dao)了(le)原有(you)的優(you)(you)化(hua)(hua)要求。而另一家位于深(shen)圳(zhen)的家電企業(ye)，在(zai)使(shi)用(yong)PM軟件優(you)(you)化(hua)(hua)數控程序(xu)(xu)后，其(qi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)間(jian)減少(shao)了(le)41.74%，并(bing)通過優(you)(you)化(hua)(hua)減少(shao)了(le)大(da)量(liang)的空(kong)走(zou)刀。用(yong)戶得出的初步結論是：PM軟件“對(dui)大(da)型開槽(cao)/腔體及外輪廓(kuo)多層次銑削有(you)較(jiao)大(da)改善(shan)(shan)，對(dui)加(jia)(jia)工(gong)(gong)軌跡/深(shen)度(du)參數進行(xing)調整，以能達到(dao)節省時(shi)間(jian)、改善(shan)(shan)品質的效果”。
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