羅德斯高速加工講義

1、high tech is our businessroeders (hk) limited培訓(xùn)計(jì)劃表受培訓(xùn)客戶(hù):_培訓(xùn)主題：高速加工高級(jí)應(yīng)用之編程策略培 訓(xùn) 人:_受培訓(xùn)人:_ _ _ _ _客戶(hù)方簽名蓋章:高速加工高級(jí)應(yīng)用之編程策略培訓(xùn)綱要一、 高速加工的目標(biāo)：1、高精度2、高光潔度3、最短的加工時(shí)間二、影響高速加工效果的因素： 精確的刀路編程 堅(jiān)固耐用 , 重心低之機(jī)床結(jié)構(gòu) 快速 , 穩(wěn)定性高的控制系統(tǒng) 快速準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 高速 , 高扭力 , 高精度主軸 堅(jiān)固 , 同心度高的夾刀頭 強(qiáng)大的技術(shù)支援 三、羅德斯機(jī)床的特點(diǎn)，rms6控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，四個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)的正確使用。1、堅(jiān)固的龍門(mén)十字架

2、結(jié)構(gòu)，高的動(dòng)態(tài)性能，重心低，機(jī)床穩(wěn)定性高2、控制系統(tǒng)處理時(shí)間小于0.1ms/block，保證機(jī)床加工流暢不停滯3、四個(gè)獨(dú)有的動(dòng)態(tài)參數(shù)精確控制機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性：!jerk(rmax=)用于控制加速度的最大震動(dòng)量,粗加工取4-6,半精2-4,精加工1-2;!smoothening(sm=)光順度-開(kāi)粗時(shí)在尖角處添加圓角以提高速度,取編程余量的1/3,精加工取0;!tolerance(tol=)精度，取編程精度的2倍或2倍以上;!max.radius(radmax=)零件幾何最大半徑，超過(guò)此值以直線連接;四、高速加工的定義：60多年前，salomon提出高速加工的概念，并對(duì)高速加工進(jìn)行了深入的研究，其

3、研究成果表明：隨著切削線速度的增加，溫度及刀具磨損會(huì)劇烈增加，當(dāng)切削線速度達(dá)到某臨界值時(shí)，切削溫度及切削力會(huì)減小，后又隨著切削速度的增加而急劇增加。不同材料有不同的加工臨界值， 有其高速加工的特定范圍。刀具材料與質(zhì)量是高速加工最主要的限制條件之一，故高速加工不僅決定于主軸速度與刀具直徑，還與所切削的材料、刀具壽命及加工工藝等綜合因素有關(guān)。高速加工是淺切削快進(jìn)給加工方式，所以傳統(tǒng)的大切深側(cè)刃加工不適合于高速加工，通常粗加工鋼料時(shí)ap為刀具直徑的5%左右，ae可取刀具直徑的35%-45%，平底刀由于刀尖較薄弱一般不適合用于高速加工的粗加工。五、涂層可延長(zhǎng)刀具的使用壽命：涂層材料涂層材料須具有硬度高

4、、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、不與工件材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)低，以及與基體附著牢固等要求。顯然，單一的涂層材料很難滿足上述各項(xiàng)要求。所以硬質(zhì)涂層材料已由最初只能涂單一的tic、tin、al2o3，進(jìn)入到開(kāi)發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的新階段。新開(kāi)發(fā)的ticn、tialn、tialcn多元、超薄、超多層涂層與tic、tin、al2o3等涂層的復(fù)合，加上新型的抗塑性變形基體，在改善涂層的韌性、涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、提高涂層耐磨性方面有了重大進(jìn)展。目前，又突破了在硬質(zhì)合金基體上涂覆金剛石薄膜技術(shù)，全面提高了刀具的性能。工藝最成熟和應(yīng)用最廣泛的硬質(zhì)涂層材料是tin，但tin與基體結(jié)合強(qiáng)度不及ti

5、c涂層，涂層易剝落，且硬度也不如tic高，在切削溫度較高時(shí)膜層易氧化而被燒蝕。tic涂層有較高的硬度與耐磨性，抗氧化性也好，但其性脆，不耐沖擊。ticn兼有tic和tin兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，它在涂覆過(guò)程中可通過(guò)連續(xù)改變c、n的成份控制ticn性質(zhì)，并形成不同成份的多層結(jié)構(gòu)，可降低涂層的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，增加涂層的厚度，阻止裂紋的擴(kuò)展，減少崩刃。ticn基涂層適于加工普通鋼、合金鋼、不銹鋼和耐磨鑄鐵等材料，用它加工工件時(shí)的材料切除率可提高23倍。tialn、crc、crn、tialcn是近幾年來(lái)開(kāi)發(fā)的硬質(zhì)涂層新材料。tialn涂層刀片已商品化。它的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化磨損性能好，用其加工高合金鋼、不銹

6、鋼、鈦合金和鎳合金時(shí)的刀具壽命可比tin涂層高34倍。此外，tialn涂層中如果有合適的鋁濃度，切削時(shí)在刀具前刀面和切屑的界面上還會(huì)產(chǎn)生一層硬質(zhì)的惰性保護(hù)膜，該膜有較好的隔熱性，可更有效地用于高速切削。tialn涂層，是專(zhuān)為高速銑削合金鋼、高合金鋼和不銹鋼等高性能材料而設(shè)計(jì)的。crc和crn是一種無(wú)鈦涂層，適于切削鈦和鈦合金、銅、鋁以及其它軟材料，化學(xué)穩(wěn)定性好，不產(chǎn)生粘屑。tialcn是一種梯度結(jié)構(gòu)涂層，不僅具有高的韌性和硬度，而且摩擦因數(shù)也較小，適用于銑刀、滾刀、絲錐等多種刀具，切削性能明顯優(yōu)于tin。六、從切屑顏色一判別切削區(qū)域溫度的高低：切屑溫度由到高的顏色是：白色、金黃色、紫色、藍(lán)色、

7、黑色，紫色是較合適的溫度。七、模型精度不足是產(chǎn)生刀痕的主要原因：cad模型的精度必須高于cam系統(tǒng)的精度，尤其是在高速銑時(shí)更應(yīng)提高cad模型的精度。高速銑的優(yōu)勢(shì)之一就是表面精度高，但其前提條件是有一個(gè)高精度的模型。精度的影響加工精度高、熱分布小和加工表面質(zhì)量高，均是高速加工的優(yōu)勢(shì)；卻看到一個(gè)奇怪的現(xiàn)象用於建立零件模型的公差，比最終的加工公差為大。數(shù)據(jù)交換是影響精度問(wèn)題的根本原因。零件通常由一個(gè)cad系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后轉(zhuǎn)換至另一個(gè)cad系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)和加工準(zhǔn)備。每次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，都需要將幾何形體由一種格式轉(zhuǎn)換至另一種格式，有些轉(zhuǎn)換涉及按極限公差近似。由於這些公差屬於累積，設(shè)計(jì)零件模型時(shí)必須將零件

8、模型的公差，設(shè)定為最少比精加工公差小十倍。八、加工策略的基本點(diǎn)是：盡可能地保持刀具負(fù)荷的穩(wěn)定，從而最大限度地延長(zhǎng)刀具的使用壽命；盡可能地減少任何切削方向的突然變化，從而盡量減少切削速度的降低。要滿足上述的這些條件，則在粗加工中，必須使用環(huán)繞加工策略，而不是使用傳統(tǒng)的平行加工策略。粗加工中最好使用順銑，因?yàn)槭褂庙樞蚩蓽p少刀具磨損。高速銑削編程時(shí)需要注意的幾個(gè)原則：a. 高進(jìn)給，高轉(zhuǎn)速，低切削量是基本原則b. 開(kāi)粗時(shí)使用螺旋進(jìn)刀，螺旋角度3-5 ,螺旋半徑大于刀具半徑,螺旋高度大于每層切深0.5-1mmc. 應(yīng)盡量沿工件較長(zhǎng)的方向走刀，減少換向次數(shù)和空刀d. 應(yīng)保持刀具軌跡的平滑與平穩(wěn)過(guò)渡，切削方

9、向（順銑/逆銑）應(yīng)保持恒定，應(yīng)避免切削方向突然變化，避免突然加速或減速，從而盡量減少切削速度的降低e. 盡量采用兩軸聯(lián)動(dòng)，以減小程序量，提高數(shù)控系統(tǒng)的處理速度，加快加工速度f(wàn). 除非情況必須如此，否則仍應(yīng)避免全力寬切削。 g. 殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至達(dá)到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成。 h. 切削角落時(shí)，刀具半徑應(yīng)相對(duì)小于角落半徑，以保持最大接觸距離小于切削刀具周長(zhǎng)的30%以下。這樣可使刀具得到足夠的冷卻，同時(shí)避免刀具進(jìn)入角落時(shí)刀具負(fù)荷的突然增加及摩擦增加，引起彈刀等不利現(xiàn)象。九、高速加工中碰到的一些問(wèn)題：1. 什

10、么是高速切削?2. 高速切削的要求?3. 什么是重切削及輕切削和有效切削?4. 高速加工的最終目的.1.什么是高速切削? 高速切削是一種把cnc(加工中心)生產(chǎn)能力提至另一層次的一種新的加工方式.如精確度,加工時(shí)間,表面度及加工工件硬度等都大大提高了其生產(chǎn)效率,減少了很多不必要工序,如edm(火花機(jī)),磨床.等等及工件亦能夠在經(jīng)過(guò)熱處理(hrc68以下)后再次加工.所以high-speed cnc是cnc加工的新方向!刀具1. 適合任何的加工金屬.2. 刀具是否有涂層.3. 刃口的多與少.4. 刀具的價(jià)格.5. 刀具的材料.機(jī)床效能1. 高速行走時(shí)的穩(wěn)定性/2. 冷卻系統(tǒng)(如:oil,cool

11、ant,gas或oil-mist等)3. 處理程序數(shù)據(jù)速度4. 主軸轉(zhuǎn)速.5. 自動(dòng)直角在減速.6. 簡(jiǎn)易的操作系統(tǒng),2.高速切削的要求 cad/cam程式在cad/cam的技巧不斷提升時(shí),我們亦要求了很多不同繪圖技術(shù)及加工技術(shù),繪圖技術(shù)一般都是軟件提供,然后經(jīng)過(guò)人員的熟練度發(fā)揮出來(lái)的,只要對(duì)圖形圖紙了解就可以了,而加工技術(shù)不但需要人員對(duì)圖形的了解,而且要求了解刀具,工件,機(jī)床等等的一些問(wèn)題,所以在普通cnc加工時(shí)遇不到的問(wèn)題會(huì)在高速cnc加工時(shí)遇到,而且會(huì)有很?chē)?yán)重的后果!另外大家都會(huì)發(fā)現(xiàn)程式容量越來(lái)越大,因?yàn)槌淌降募庸し绞?精度要求和加工零件的復(fù)雜度亦提高了很多,自然程式容量也提高了,所以現(xiàn)

12、代機(jī)床必須要有大容量的硬盤(pán)才能解決程式容量的問(wèn)題.在減少程式容量,還有nurbs,它能把程式容量減少80%以上,但它只對(duì)spline的零件才有效,直線和圓是沒(méi)有太大的效果.3.什么是重切削及輕切削和有效切削? 重切削 是一種高切削量,低切削轉(zhuǎn)速及切削速度的一種加工方式.一般都應(yīng)用于舊式加工中心及粗加工中.好處: 1.一般程式上沒(méi)有限制. 2.大的切削量. 3.刀具沒(méi)有限制. 4.不需要理會(huì)程式(加工方式)壞處: 1.低精確度. 2.加工時(shí)間長(zhǎng). 3.表面度差. 4.不能加工高硬度工件.5.對(duì)機(jī)床傷害度高. 6.需要承受較大的壓力.輕切削 是一種低切削量,高切削轉(zhuǎn)速及切削速度的一種加工方式.一般

13、都應(yīng)用于新式加工中心及精加工.好處: 1.高精確度. 2.加工時(shí)間短. 3.表面度好. 4.能加工高硬度工件.5.對(duì)機(jī)床傷害度低.壞處: 1.程式很多的限制. 2.不能大量切削. 3.刀具上有限制.有效切削 是重切削和輕切削的混合體,是一種高切削量和切削速度的加工方式.一般使用于粗加工上,但要使用有效切削必須要注意刀具和程式的配合,還有機(jī)床的穩(wěn)定和主軸的轉(zhuǎn)速.好處: 1.加工時(shí)間短. 2.能加工高硬度工件.壞處: 1.程式很多的限制. 2.刀具上有限制. 3.要求機(jī)床的穩(wěn)定性較高.4.高速加工的最終目的. 高速加工的最終目的 是提高生產(chǎn)效率,減少不必要的工序,降低成本.等等的加工方式.精密切削

14、注意事項(xiàng) 1在一般的精密加工過(guò)程中,我們需要注意加工時(shí)的刀具、工件和程式，這些可以改變精度的參數(shù)。2刀具-刀補(bǔ)是調(diào)動(dòng)精度的好幫手。3工件-它的擺動(dòng)會(huì)把精度帶走。4程式-它是靈魂，可以改變工件的精度、表面粗糙度、垂直度等，一些重要的參數(shù)。5鐵屑-它是傷害刀具的主要原因。夾具（fixture） 1 夾具的設(shè)定亦是非常重要的，它是控制加工時(shí)工件的穩(wěn)定性。因?yàn)闆](méi)有一個(gè)夾具是可以?shī)A住任何的工件，所以一般我們都需要做一些專(zhuān)用夾具。2 夾具的設(shè)定必須配合加工的刀路。3 設(shè)定夾具時(shí)必須注意會(huì)否導(dǎo)致工件變形。4 注意定位位置。5 注意是否每個(gè)切削面都是平均受力。切削金屬 aluminums（鋁）：是一種容易切削

15、的材料但亦比較軟。copper & brass（銅）：是一種容易切削的材料，本身亦比較脆。steel（鋼）：耐磨性比較高，亦需要注意不同的材料成份。hardened steel（超硬鋼）：硬度高、較脆，6068hrc時(shí)是一種比較難加工的材料。良好的刀具使用方法 1 直角刀-盡量使用在垂直面切削。2 球頭刀-一般使用在粗糙平面、精準(zhǔn)斜面及曲面等加工面。3 平低弧角刀-一般使用在粗削與精削中的平面、斜面及曲面等加工面。4 刃數(shù)越多表面度越好，但轉(zhuǎn)數(shù)需要減少。5 軟的金屬使用刃數(shù)較少的刀具，硬的金屬使用刃數(shù)較多的刀具。6 切削一些較硬的鋼材，使用有涂層的刀具。7 使用一些少于內(nèi)弧位的刀具（r=0.7

16、r）。良好的切削條件 1 使用順銑（down cut）。2 使用比較短的刀具。3 減少切削量。4 使用一些少于內(nèi)弧位的刀具。5 切削高硬度工件時(shí)，使用多刃數(shù)的刀具。6 切削低硬度工件時(shí)，使用少刃數(shù)的刀具。7 需要有一個(gè)平均的切削量。8 小心有直徑（full-diameter）切削。如有把feedrate調(diào)低。機(jī)床和程式 一般編程人員認(rèn)為在程式上把精度（tolerance）改小，就能提高加工零件的精度，或光潔度。但這只能提高程式上的精度，而沒(méi)有提高加工零件的精度或光潔度，因?yàn)樵跈C(jī)床上亦提供了增加其精度（tolerance）的功能，我們亦需要相對(duì)的把機(jī)床的精度改小，才能加工出高精度，高光潔度的零件

17、。機(jī)床應(yīng)用一般應(yīng)該具備的功能 1 巧玲瓏軸（spindle）：主軸轉(zhuǎn)數(shù)的高低直接影響加工材料的光潔度及使用的刀具大小。2 光柵尺（glass scale）：動(dòng)態(tài)加工時(shí)的進(jìn)刀、出刀及其精度的控制。3 機(jī)床結(jié)構(gòu)：加工時(shí)機(jī)床是否有擺動(dòng)。4 處理系統(tǒng)：處理數(shù)據(jù)的速度、刀具數(shù)字庫(kù)和模擬預(yù)試。5 輔助工能：nurbs，中心運(yùn)水/氣，測(cè)量系統(tǒng)。主軸（spindle） 一般主軸都分為合金珠主軸，陶瓷主軸及氣動(dòng)主軸。合金珠主軸陶瓷主軸氣動(dòng)主軸轉(zhuǎn)速比 低速轉(zhuǎn)動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)極速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸扭力大小極小切削方式大量切削有效切削近乎磨加工方式粗、精加工粗、精加工精加工合適刀具1mm以上006mm16mm03mm8mm處理系統(tǒng)

18、每一種機(jī)床都有自己不同的操作系統(tǒng)，但是最基本的要求是系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)后和傳輸?shù)郊庸そ邮盏臄?shù)據(jù)速度配合，因?yàn)楝F(xiàn)時(shí)有很多機(jī)床都有傳輸速度太慢，導(dǎo)致切削刀路有間歇跳動(dòng)，加工后的零件有振紋，亦會(huì)對(duì)刀具和主軸做成損傷，所以一個(gè)完善的系統(tǒng)是很重要的。機(jī)床的要求 以下是舊式機(jī)床和現(xiàn)代機(jī)床的比較：舊式機(jī)床新式機(jī)床傳輸方式dnc，磁碟，手動(dòng)dnc，磁碟，手動(dòng)，network處理數(shù)據(jù)dnc，磁碟硬盤(pán)，dnc座標(biāo)儲(chǔ)存6個(gè)255個(gè)磁碟容量516k（小容量）2gmb（大容量）模擬器附加基本對(duì)刀器/倉(cāng)庫(kù)附加基本要求精度001mm0005mm程序容量100k（小容量）1mb（大容量）nurbs附加基本冷卻液（水/油） 壞處：1

19、 種類(lèi)多，效果不一至。2 會(huì)把涂層刀具使用壽命縮短。3 主軸轉(zhuǎn)速高，易起霧。4 使用油性冷卻液時(shí)，小心切削過(guò)熱導(dǎo)致燃燒。好處：1 效果佳。2 深孔加工，效果好。3 油性冷卻液使用壽命 長(zhǎng)及臭味低。油霧 壞處：1 價(jià)格比價(jià)高。2 深孔加工，效果差。3 有臭味。4 加工完成后，需要等霧氣散。好處：1 涂層刀具使用壽命延長(zhǎng)。2 可以提高高速加工的效果。主軸運(yùn)水 主軸運(yùn)水是一種比較合適于深孔加工，而且是冷卻液不能滲透的位置。主軸運(yùn)水的過(guò)程一般都是冷卻液經(jīng)過(guò)主軸中心 刀夾中心 刀具中心，然后到達(dá)削割口發(fā)揮冷卻和排削的能力。一般主軸運(yùn)水是在加工深孔，如果在加工普通的加工上，主軸運(yùn)水是發(fā)揮不到應(yīng)有的冷卻功效

20、。在立式cnc，因受到地心吸力的影響，在加工太深的孔時(shí)，冷卻的能力及排削都發(fā)揮不了應(yīng)有的功能。但在臥式cnc，亦同樣受到地心吸力的影響，但其功能沒(méi)有減少，而冷卻及排削效果都能發(fā)揮到應(yīng)有的水準(zhǔn)。在主軸運(yùn)水中，刀具需要特別加工多幾個(gè)孔，所以成本成了它的絆腳石。冷卻方式 冷卻方式一般問(wèn)題冷卻液（水）冷卻液（油）氣冷油霧主軸運(yùn)水平面加工（平）最好最好最好較好一般側(cè)面加工（平）最好最好最好較好一般凹位加工（平）最好最好最好較好一般平面加工（高）較差較差較差最好較差側(cè)面加工（高）較差較差較差最好較差凹位加工（高）較差較差一般最好較差孔穴加工較差較差最差最差最好溫度的影響 一般來(lái)說(shuō)溫度是分為室溫和機(jī)械溫度，室溫一是機(jī)床所在的空間，而機(jī)械溫度一是機(jī)床加工時(shí)產(chǎn)生的溫度，很多機(jī)床的致命點(diǎn)（如cnc，w/c，磨床，cmm等等的高精密機(jī)床,因?yàn)闊崃?huì)使物件燃燒外,還會(huì)影響物件膨脹幅度,因此在高精密加工中,我們要求平均的溫度(cnc和磨床約是205,w/c和cmm等高精密機(jī)器約是202).結(jié)論 主軸是高速加工中心的心臟,而處理系統(tǒng)是高速