范紹平

摘 要：Vortex是Delcam最新的高速區(qū)域清除加工策略，其可用于2軸、3軸、定位五軸以及殘留加工，可以的深孔（腔）類零件合理安全的切削條件下實(shí)現(xiàn)加工效率最大化。

關(guān)鍵詞：Vortex；NC編程

中圖分類號(hào)： TG54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）06-161-2

引言

本文基于Delcam先進(jìn)制造技術(shù)和工藝，結(jié)合其最新技術(shù)—Vortex技術(shù)，以難切削材料與深孔（腔體）類型零件數(shù)控加工效率的方式、方法展開(kāi)論述；旨在引導(dǎo)數(shù)控加工領(lǐng)域?qū)μ岣呒庸べ|(zhì)量的同時(shí)，能夠獲得較高的效率提升。

1 什么是Vortex

Vortex是針對(duì)整體硬質(zhì)合金刀具開(kāi)發(fā)的一種革命性粗加工路徑算法。其可運(yùn)用在軟件的粗加工策略中。區(qū)別于傳統(tǒng)CAM軟件算法，應(yīng)用Vortex計(jì)算出來(lái)的路徑無(wú)論在工件任何區(qū)域，都能保證恒定的接觸角度和切削進(jìn)給。使整個(gè)加工過(guò)程在等體積，恒載荷理想的切削環(huán)境下進(jìn)行。

在傳統(tǒng)的CAM軟件編程中，在直線切削處，能保證切削最佳接觸角。但在角落區(qū)域，刀具與工件的接觸角急劇增大，切削量與切削載荷隨之增大。切削熱增高，刀具磨損加劇。為了降低切削角增大對(duì)刀具及機(jī)床帶來(lái)的負(fù)面影響，常規(guī)的做法是降低整個(gè)刀路的切削進(jìn)給，直接導(dǎo)致加工效率降低。

Vortex旋風(fēng)銑路徑則是在拐角處使用擺線加工的方式，減小接觸角度，并保證接觸角度恒定。實(shí)現(xiàn)等切削進(jìn)給，等體積，等載荷環(huán)境下的高速加工，使得加工效率顯著提高。恒定的切削接觸角度也保證切削熱在一個(gè)穩(wěn)定的范圍，避免切削量急劇增大，切削熱、切削載荷迅速增高對(duì)刀具壽命的損害。同時(shí)，均衡的切削載荷也避免因刀具過(guò)載造成機(jī)床精度的影響。因此，Vortex技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控加工在切削過(guò)程中做到等體積切削，結(jié)合MachineDNA能夠做到恒速、等載荷切削等目的；在一些切削實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用Vortex旋風(fēng)銑算法生成的刀路，其下切步距可達(dá)2-3倍的刀具直徑，40%-50%的切削行距。與傳統(tǒng)的加工相比，最多可節(jié)省60%的加工時(shí)間。

2 應(yīng)用案例分析

某機(jī)械廠配件100mm×40mm，材料為18Cr-12Ni-2.5Mob不銹鋼深腔類零件。本例分別采用大切深小步距、小切深大步距以及Vortex旋風(fēng)銑三種方法在DMC 1035 V立式加工中心上進(jìn)行粗加工測(cè)試。

2.1 工藝參數(shù)

依據(jù)工藝文件具體切削參數(shù)如表1所示。

2.2 加工結(jié)果分析

使用不同的加工方式，對(duì)產(chǎn)品加工的效率以及質(zhì)量有較大的影響。其影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：加工效率、加工穩(wěn)定性和加工表面質(zhì)量。

①加工效率。

比較加工時(shí)間可發(fā)現(xiàn)，使用Vortex旋風(fēng)銑能極大地提高零件的加工效率。相比于“大切深小步距”的加工方式，Vortex節(jié)省加工時(shí)間67.5min，提高加工效率約59%。而相比于小切深大步距的加工方式，Vortex對(duì)加工效率的提升可高達(dá)70%。

②加工穩(wěn)定性。

使用前兩種加工方式，在加工產(chǎn)品時(shí)，時(shí)常會(huì)產(chǎn)生一些尖銳，刺耳的刀具切削材料的聲音。出現(xiàn)這種聲音的地方一般在拐角區(qū)域，并伴隨著機(jī)床振動(dòng)。表明在拐角區(qū)域，刀具存在過(guò)載現(xiàn)象。而使用Vortex旋風(fēng)銑切削音調(diào)恒定一致，機(jī)床穩(wěn)定無(wú)振動(dòng)。另外，相比于前兩者，使用Vortex旋風(fēng)銑得到的切屑厚度和長(zhǎng)度十分均勻（見(jiàn)圖1），并且在整個(gè)加工過(guò)程中，切削進(jìn)給值保持在恒定值，機(jī)床幾乎沒(méi)有加減速。綜上幾種現(xiàn)象表明，Vortex旋風(fēng)銑切削時(shí)有較好的穩(wěn)定性，有助于保護(hù)機(jī)床與刀具。

使用Vortex旋風(fēng)銑計(jì)算路徑時(shí)，導(dǎo)入MachineDNA測(cè)試機(jī)床所得到的數(shù)據(jù)。路徑自動(dòng)計(jì)算最佳點(diǎn)分布值與擺長(zhǎng)半徑等優(yōu)化參數(shù)。精加工時(shí)同樣使用MachineDNA，可得到比傳統(tǒng)加工更好的精加工表面質(zhì)量與精度（見(jiàn)圖1）。

3 結(jié)語(yǔ)

Vortex旋風(fēng)銑非常適合加工難切削材料并在深孔（腔）加工中有很大的技術(shù)突破。在加工中刀具與工件始終保持在最佳的接觸角度，整個(gè)切削過(guò)程都在等體積，穩(wěn)載荷的環(huán)境下進(jìn)行，相比于傳統(tǒng)的加工方式，下切步距可達(dá)2-3倍的刀具直徑，將整體硬質(zhì)合金刀具的切削能力發(fā)揮極致。再結(jié)合MachineDNA反饋回來(lái)的機(jī)床參數(shù)，對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化處理。因此，使用Vortex旋風(fēng)銑與MachineDNA系統(tǒng)編制出的NC程序，可將CAM軟件、刀具和機(jī)床三者的潛能最大限度地釋放，使加工效率與質(zhì)量得到較大的提升，解決傳統(tǒng)不銹鋼深腔加工所沒(méi)法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)瓶頸。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 余靖華.“Vortex 旋風(fēng)銑系統(tǒng)及其應(yīng)用分析”[J].機(jī)電信息，2015（18）.

[2] 翟萬(wàn)略.數(shù)控加工新技術(shù)MachineDNA應(yīng)用探討[J]. CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2014（1）.