凡是成功的機械師和編程員都會認識到，高速加工是一種本質上完全不同的加工方法。

    保持材料的恒定切削

    在一個經過優化的系統中，所有的操作元素，只要求比它們所能發揮的峰值能力低一點兒，沒有一項需要超負荷發揮，這就是我們在高速加工中應該努力達到的目標。為了避免刀具在加工過程中的損壞，加工速度和進給率都應保持在刀具路徑所能承受的峰值負荷之內。然而，在所有的非峰值負荷操作期間，速度和進給率應該以這樣的方式設定：讓刀具的速度低于其可能達到的極限速度。在整個切削過程中，我們希望刀具在其閾值的邊緣范圍內工作。也就是說，我們希望材料的切削保持恒定不變的狀態或保持恒定的切屑負荷。如果切屑負荷不穩定，那么可能會發生以下兩種情況：要么是該工藝損壞了刀具，要么是該工藝運行速度太慢。

    在CAM編程過程中，優化粗加工的金屬切削速度是*重要的一個步驟。根據刀具和材料的某一特定組合情況，加工工作臺所推薦的切削深度和跨距是假定您在整個的刀具路徑中采用同樣的跨距進行粗加工切削的。然而，如果您的路徑涉及到開槽移動，或無意中陷入到圓角之中，那么刀具可能會碰到比預期更多的材料。

    只有當需要切削的材料各個面都是開放式的時候，采用簡單的偏置加工模式才是*理想的。如果需要加工的壁面與您準備進行粗加工的區域相鄰，那么這一加工模式可能會造成刀具在整個材料上開槽（圖1）。更好的辦法是選用零件隨同偏置模式。這種加工模式是從零件的壁面開始的，逐漸向內加工，這樣可避免開槽。即使這一刀具路徑包括許多快速的切削運動，但由于這一模式允許增加跨距，整體的加工時間也可以隨之減少。*好的辦法是采用擺線加工模式，它可監控刀具的切削量，保持穩定的閾值。

圖1采用普通的加工模式（上），刀具需花費一定時間開槽；采用零件隨同加工模式（中），可提高工藝的加工效率，避免開槽；采用擺線加工模式（下），可進一步使工藝的效率提高，防止刀具陷入其中

    堅持Z水平操作

    在大多數情況下，與預計的精加工操作相比，通過Z水平操作（也稱作“水平線”或“Z常數”加工）對3D表面進行精加工，可提供更好的材料接觸性能和更穩定的表面粗糙度。在固定的軸向切削深度和從上向下的切削過程中，采用Z水平操作可保證穩定的材料切削速度和穩定的刀具適應能力。相反，預計的光柵操作需根據零件的幾何形狀上下爬坡，當它們在攀爬陡坡時，以及在軸向接觸的過程中會受到大量波峰的影響。如果這些峰值負荷區沒有使刀具損壞，那么該工藝中的非陡坡零件切削速度也會變得太慢。

    了解控制系統

    某些控制系統具有高速處理的模式，在粗加工操作過程中，亞微米級精度會受到過度的影響，但它可為加速性能和減速性能提供有利的條件。例如，在Makino機床上采用Fanuc控制系統，在進行粗加工周期前，只要以簡單的M251代碼進行車削加工，就可使粗加工時間減少30%。西門子的Sinumerik840D控制系統也具有同樣的高速周期性能（832周期），這可以允許用戶設定各種不同速度的*佳模式。來自UGS公司NX類的先進CAM系統可以提供專用的操作樣板，一旦其設置值確定以后，就可用來自動操作。

    較短的刀具更為理想

    刀具是采用懸臂安裝的，刀具的作用力集中在自由臂上。根據物理公式證明，刀具的偏差是與刀具的長度成正比的。例如，一把直徑6mm、長度24mm的刀具與一把長度20mm的同樣刀具相比，其偏差要比后者高50%（圖2）。

圖2刀具長度增加20%會使刀具加工偏差增加50%

    刀刃上的偏差主要來自于刀具的各種負面效應，如刀具的顫振、擺動和沖擊負荷。因此應盡量將這些偏差降低到*低限度，這一點是非常重要的。降低刀具的長度是控制刀具偏差的*好辦法，而且仍然能保持其材料的高切削速度。在UGS公司的NX加工中，刀具長度顧問向用戶提出了刀具的*低長度要求，確保其以足夠的長度來加工某一特定的幾何形狀。

    不要直接攀越陡坡

圖3上邊的刀具路徑可使刀具輕松地攀越陡坡。將刀具的路徑角度改變45°以后（下）有利于降低刀具上的負荷

    徒步旅行者可以告訴你，在爬山時，需要保持一定的角度才能更有效、更容易地攀越山坡。對于立銑刀來說，要攀越陡坡也是非常困難的，因為在攀坡過程中，刀具將會碰到更多的材料。當坡度越來越陡時（如在大部分的模具型腔和型芯的吃刀面上），刀具的軸向阻力會大大增加。這一阻力可能會使刀具折斷。

    有兩種技術可以降低刀具在爬坡過程中產生的巨大阻力。一種是采用曲折的路徑來改變爬坡角度，使刀具接近坡壁的角度為45，而不是讓刀具直接往坡度里拱動前進。總之，以一定的角度爬坡有利于降低其有效的坡度，以免刀具超過負荷（圖3）。采用45切削的另一個好處是，在0~90的圓角運行在每一次走刀過程中只是暫時性的接觸，這樣，可使刀具有一段恢復的時間。在經過幾道走刀以后，與這些圓角平行的切削將會增加刀具的負荷，可能會使刀尖的溫度上升，削弱刀具的強度。

    為避免刀具在切削坡壁時發生過載現象，還可以采用另一種技術，即采用Z水平操作方法，預先加工這些坡壁。然后再進行整個零件上曲折區域的銑削加工，而這些坡壁的預加工意味著刀具在碰到這些坡壁時，其之字形曲折銑削可避免刀具增加不必要的負荷。

    加強與刀具設計者的互動

圖4增加此處的閉合圓角半徑可使零件的加工時間減少20%

    與其他的特點相比，某些特點需要更仔細的編程和加工。例如，在模具零件的加工中，經常會碰到一些較小的凹面圓角半徑和狹窄的槽縫。因此，應該讓你的刀具設計人員了解這類潛在的、具有挑戰性的加工實例，它們會使你們的加工變得更加容易。例如，大部分閉合模具的表面不需要精密的垂直圓角和槽縫。這些是很容易修正的，從而使零件的加工更加容易和更加快速（圖4）。總之，有效的高速加工不僅僅涉及到主軸的轉速、進給速度和刀具路徑的圓滑程度，而且還要注意到刀具路徑本身的性質，甚至還涉及到更廣泛的交流和聯系。高速加工模具技巧