粗糙和堅韌

使用傳感刀架和整體硬質合金立銑刀在垂直加工中心切割1018鋼，以證明傳統粗加工策略的一些低效率。圖片由Autodesk提供。

圖1 - 數據輸出證明，傳統的粗加工方法產生切割的變化。

圖2 - 數據表明該工具花費更多的時間在具有自適應清除的最大效率削減。傳統的粗加工方法花了8:09分鐘，而應用自適應清除技術花了2:01分鐘。

圖3 - 使用較大的切割深度和較小的徑向切割使得能夠使用切屑減薄計算來增加切削進給速率以保持切屑厚度。較厚的芯片將更多的熱量從工具中拉出。

當加工具有復雜3D形狀的模具時，加速功能將給粗糙的坯料一個一致的庫存余量。

在行業中持續存在的一個常見的笑話是，你可以通過他或她的工具箱從平均機械師那里告訴一個好的機械師。然而，一個不是笑話的是，一個好的機械師可以聽到整個車間的高質量和低質量切割之間的差異。當機械師進行傳統的粗加工操作時尤其如此。相關的切割器路徑通常包含可變的切屑載荷，變化的切削以及經常是全直徑寬度的切削。使用正確的粗加工策略可以有效地清除大量的材料。

傳統的粗加工道次的特征在于使用一系列偏移徑向道次。這些通過在必要時通過偏移CAD幾何形狀和股票模型的平面橫截面來計算，然后將兩者合并和修整在一起。使用這種方法，無論使用的偏移步進值如何，刀具都會在每個內角處或在插入槽中時看到增加的刀具接合。這些內部角和槽是刀具力尖峰和當刀具最易于斷裂的地方。為了在使用傳統的粗加工策略的同時以高進給速度操作，程序員需要采取淺軸向切削深度。這可以產生其他工具問題，因為他現在過度使用刀具的底部而不是整個槽紋長度。這使得工具在底部儲存更多的熱量，而不是沿著整個凹槽散開，從而導致過早磨損。

相比之下，用于在能夠以高速運行復雜NC文件的機器上進行粗加工的現代高速加工策略或自適應清理在整個切割過程中保持恒定的徑向刀具接合。恒定的徑向刀具接合消除了切削力的尖峰，并允許程序員獲得更大的軸向切削深度，同時保持高進給速率并延長刀具壽命。

自適應清理在行動

為了證明這些粗加工理論，數據從一個感覺刀架記錄，一個整體硬質合金立銑刀在垂直加工中心切割1018鋼。感覺夾具是用于工具監測的無線力傳感器。在加工期間，它直接在刀架處產生力和扭矩。然后可以將數據發送到接收器并用于優化加工過程。

首先，使用傳統的粗加工方法來運行零件。不僅可以聽到切割的變化，而且可以在記錄的數據中清楚地看到。通過圖表，刀架傳感器顯示具有相當大的變化和非常尖銳的尖峰的刀具負載的故事，特別是在扭轉（綠色）和彎矩（紅色）（見圖1）。峰值表示機器操作者需要在最壞情況下降低它們的進給速率，但是圖中的許多低區域意味著對于剩余的操作，程序將不以最佳材料去除速率運行。

然而，高中預演算告訴我們，圖表下的總面積是實際重要的。曲線圖下面的總面積越大，被移除的材料越多，并且加工操作越有效。圖1中的圖表顯示幾個低平坦區域，表明較高材料去除的偶爾尖峰的低效率。自適應清除快速達到最大有效加工速率，并在整個切割過程中保持該速率，然后重新定位下一個切割。這允許在整個切削過程中以恒定的切削力在所有切削期間以有效率銑削。恒定的力意味著在工具內的更少的振動和由這些振動引起的對切削刃的沖擊。這延長了刀具壽命并降低了刀具成本。

圖2示出了當刀具在切割時，在所有切割中和當刀具不切割時之間的一致性。可以快速地看到該工具花費更多的時間在最大效率切割，這由圖下的更多區域表示。在實數上，這意味著傳統的粗加工過程需要8:09分鐘來完成粗加工操作，而自適應清除技術只需要2:01分鐘。

雖然節省時間是一個巨大的優勢，其好處比這更深，包括減少工具磨損和破損，同時還有更可預測的切割條件。例如，較大的軸向切割深度允許使用更多的切割槽長度，而不過度使用切割器的底部。此外，所產生的熱沿著整個切割槽長度展開，而不是集中在工具的底部。

實現高金屬去除率（MRR）是目標，這是我們如何減少循環時間。較高的軸向切割深度需要較低的徑向切割深度，以允許可靠的排屑。通過減小切割的徑向深度，可以增加工具槽長度并增加金屬去除率。它還使得能夠使用切屑減薄計算來增加切削進給速率以保持切屑厚度。較厚的芯片也會從工具上吸走更多的熱量（見圖3）。

沒有材料去除速率的尖峰，設置最大材料去除的進給速率變得更容易。車間可以使用來自工具供應商的數據，或者簡單地開始銑削并且將進給速率緩慢地增加到操作者舒適的水平。建議在對塊進行第一遍處理后進行此操作，以防庫存尺寸最終與編程有所不同。

當加工具有復雜3D形狀的模具時，使用大的切削深度將在粗糙模型中留下較大的“階梯”。在這種情況下，機械師應該利用加強功能，使粗糙毛坯具有一致的庫存余量。自適應清除使用具有重定位移動的恒定切割的策略。固有的益處是保持爬升切割方向，而在傳統的粗加工操作中，可能存在常規銑削切割的周期。因此，當重新定位在更大距離上時，可能存在比一些人習慣的更多縮回。通常，快速縮回是最快的。但是，停留參數也可以修改。使用這些參數，工具不會縮回到庫存的頂部，而是在重新定位時停留。在許多情況下，希望工具輕微升起，以避免在重新定位移動期間拖曳地板，這可能產生不期望的熱量和過早的工具磨損。

自適應清除策略更容易提高金屬去除率，減少循環時間和提高切割一致性。這些策略易于實施和測試，因為它們不需要特殊的工具或特殊的軋機，以及在最快的高性能軋機上的入門級軋機。它們也可用于各種CAD系統。