图1 右图所示的传统刀具路径含有锐角，这会使刀具的负荷达到峰值状态。左图所示的新刀具路径策略可使材料的切削速度保持恒定不变的状态。其过渡曲线平滑，因此可以使刀具的负荷保持一致 |
不管零件的几何形状如何，用于双轴铣削加工的通用刀具路径引擎，可以通过保持恒定的材料切削速度，优化加工周期。这种刀具路径引擎不是一个CAM系统。用户需支付月租费，将数据上传到一个固定的安全的互联网服务器上，并快速地接收可以与任何CAM系统一起使用的刀具路径。 当生成刀具路径的时候，CAM编程人员将会做出重要的决策。储存在各CAM系统中的是一系列不同的刀具路径生成引擎，他们可从这些引擎中随意选用。但是，他们所面临的挑战是如何选取正确的策略和切削参数，以便在最短的加工周期内生产出一个特定零件的几何形状，同时还要使刀具的磨损降到最低。他们的决定建立在对机床的加工经验和功能知识了解的基础之上。 由于这些刀具路径的许多策略受到零件边界几何形状的影响，有时候它们直接针对刀具圆角或切槽，从而导致材料切削率和刀具负荷的增加。在这种情况下，为减少刀具过早磨损或断裂的几率，编程人员可能会应用导致加工周期延长的中等切削参数。他们也可能会应用进给率优化装置，对刀具路径进行后处理，并在检测到大量的材料时，调低刀具的进给速度。对于编程人员而言，采用后一种反作用方式需要进行一定的设定调整工作和相当大的数据输入量，为了使优化装置有效地工作，需要考虑大量的加工因素。 Glenn Coleman先生说：“我们一直缺乏的是一种通用的、适合于所有零件有效加工的刀具路径运算法，而且还能让编程人员按规定列出有效的切削参数，使刀具工作不超过负荷。”Coleman先生是Celeritive Technologies公司的主要产品负责人，他表示该公司已经开发出了一种双轴粗加工路线通用刀具路径策略。使VoluMill刀具路径引擎与其他策略产生根本不同的原因不只是其特有的刀具路径运算法，还包括用户存取和使用这种运算的方法。 在整个切削加工过程中，VoluMill刀具路径始终保持近乎恒定的材料切削容积率。它之所以能达到这个目标是因为采用了一种真正恒定的跨距来计划刀具路径，从而使其不会产生锐角，并自动地控制进给率和轴向切削深度，以保持一定的材料切削速度。因此，当刀具的接触量增加时，刀具一般不会经历像其他刀具路径策略所经受的那种负荷峰值。不管边界几何形状如何，恒定不变的刀具负荷有利于更好地使用具有挑战性的切削参数，从而大大缩短了加工周期。 然而，VoluMill并不是一个CAM软件包。相反，它可以提供刀具路径引擎作为一个以网络为基础的客户/服务器平台，适合与任何CAM系统一起使用。并利用客户将零件的几何形状和切削参数上传到一个固定的安全的互联网服务器上，然后通过对刀具路径的计算，在几秒钟的时间内再返还给编程人员，从而生成刀具路径。用户可以按月租或年租方式加入VoluMill服务计划，他们可以在这段时间内无限制地存取和使用这个服务网，创建大量的刀具路径。目前，参加该项服务计划的月租费是95美元。 美国亚利桑那州凤凰城GateWay公共学院对比测试结果| 参数 | 传统刀具路径 | VoluMill刀具路径 | VoliMill的优点 |
|---|
| 加工周期 | 98s | 50s | 加工周期较短 |
| 进给速度 | 5000mm/min
(200ipm) | 12700mm/min
(500ipm) | 进给速度较快 |
| 主轴转速 | 8000r/min | 12000r/min | 主轴速度较高 |
| 主轴负荷 | 峰值超过100% | 总低于90% | 减小了主轴应力 |
| 跨距 | 40% | 75% | 具有较大跨距 |
| 切削深度 | 6.35mm
(0.25in) | 12.7mm
(0.5in) | 切削深度较大 |
| 走刀次数 | 2 | 1 | 走刀次数较少 |
| 注：所使用机床为Hass VF3型，采用OSG 12.7mm三槽立铣刀，切削加工的材料为6061-T6铝材。 |
Celeritive公司总裁Terry Sorensen先生认为这样做很不方便。然而他确信，用户将会对这种客户/服务器所提供的服务灵活性做出正确的评价，因为编程人员可以继续选用他们的CAM系统。Sorensen先生说：“提供VoluMill作为刀具路径服务的一种手段可以让用户按照他们的需要付费租用，随着业务条件的变化，他们可以很容易地随时增加和放弃这种许可证服务，以适应其业务变化的要求。VoluMill技术仍在不断地发展之中，但我们可以很快地通过遥控方式对其进行更新升级或解决用户所提出的任何问题，用户不需要安装和等待推出新的软件。” 恒定的材料切削速度
对于一种特定的刀具和工件材料而言，用户首先可以确定直线刀具路径的参数，如进给速度、主轴转速、切削跨距和轴向切削深度。这一切有利于优化刀具使用寿命和材料的切削速度。然而，不管零件的几何形状或隐窝的数量如何，都可以利用那些参数安全地运行VoluMill刀具路径。其所生成的刀具路径可能会有所不同，很可能会比普通的刀具路径更长。然而，在切削过程中，尽可能通过保持最高的切削参数，使VoluMill刀具路径达到较快的加工周期水平。(通过如下表格可以看到几种试切削参数的比较)。事实上，按照Coleman先生的说法，有些试验表明，用比刀具推荐切屑负荷高几倍的速度进行切削也是可能的，因为在材料切削过程中，刀具不会受到峰值的影响。 VoluMill并不是一条摆线形的刀具路径。摆线形刀具路径采用环形运动形式，其目的是为了避免刀具埋入其中。Coleman先生说：“这样可能导致产生一条较长的刀具路径和较长的加工周期。相反，设计一条跨距恒定不变的VoluMill刀具路径，就不会使刀具埋入其中，除非是在精密计划和经过控制的条件下，这样就不再需要作圆周运动了。” VoluMill并不是将刀具横向切入到工件之中，而是将刀具从斜面向下运动，不但使其达到总的切削深度，而且还创建了一个开阔的空间作为过渡区。每次当刀具从一个切削端过渡到另一个切削端时，它总是在原来的过渡区或另一个新创建的过渡区内运动，以免冲击刀具。例如，当刀具经过前面的这些切削区域时，通过刀具路径引擎可以让用户确定一个特定的较高的进给速度。此外，一个二次定位间隙可以使刀具略微向上抬起，超过上述加工表面高度，这样它就不会在表面发生拖曳。当刀具必须在全面切槽运动的情况下驱动时，轴向切削深度将会自动减少，以保持恒定的材料切削速度。 | |
| 图2 由于下图所示的刀具与材料完全接触，并达到了全部切削深度，因此材料的切削速度提高，同时对刀具的应力也随之增加。在保持材料切削速度恒定不变的情况下，改变上图中刀具的路径，可自动减少切削深度，以保持所希望的切削速度 |
利用客户程序创建刀具路径
根据不同的CAM系统，编程人员既可以利用与CAM系统直接连接的通用型客户，也可利用专用型客户来创建一条VoluMill刀具路径。目前，Celeritive公司为专用型VoluMill客户提供了CNC软件的Mastercam，并与其他一些CAM软件公司合作，共同为他们的系统开发专用型客户。在Mastercam中，VoluMill客户是作为其他8个刀具路径选项的附加形式出现的。此外，切削参数对话框的设计，看起来几乎与其他刀具路径引擎的对话框一致，用户创建的一个VoluMill刀具路径与为其他目的创建的完全一样。 当编程人员输入加工参数并点击鼠标生成一个VoluMill刀具路径时，客户就会向VoluMill服务器发送一个HTTP请求指令。这个请求指令包括编程用户的姓名、密码、零件的几何形状和切削参数。服务器会自动计算，并在几秒钟内将刀具路径返还给用户。然后，将产生的刀具路径记录下来，经过验证、修改，像CAM系统中其他的刀具路径一样的传送。 通用型客户的功能则有所不同。编程人员从他们的CAD/CAM系统中输出一个.dxf文件，然后利用通用型客户浏览该文件。当切削参数和.dxf文件上传到服务器之后，VoluMill返还用户可以按需要修改的G代码，然后剪贴到一个NC数控编辑器或CAM系统中。由于通用型客户是一个开放型源代码，任何人都可以按照其特殊的应用目的进行裁剪，而且任何CAM公司都可以利用它为其系统开发一个专用型VoluMill客户。 为了安全起见，在互联网上传送的所有信息都采用军事标准进行加密处理。Celeritive公司称，当刀具路径一旦传送给用户以后，它就再也收集不到有关该用户的信息了，同时也删除了该几何形状。该公司在其网站上提供了互动演示。通过这种演示可以让用户从一些不同的几何图形中进行选择，并确定切削参数。此后，返回的是一幅生成刀具路径的图像以及G代码，用户可以利用它们在机床上进行剪贴和测试。此外，还提供了15天的免费试用，这样用户就可以根据他们自己的零件创建VoluMill刀具路径了。 目前的VoluMill版本能够创建具有任何数量的密封隐窝刀具路径。该公司正在开发另外的一些附加版本，以适应开放式形状的需要，以及进行净化铣削加工和3轴粗加工。
发布日期：2018-03-11
