1高速加工原理

高速加工不仅仅是使主轴运行得更快。这是一种综合方法，将更高的主轴速度与优化的切削策略相结合，以实现卓越的材料去除率，同时保持或提高零件质量。

• HSM 使用较高的主轴速度（通常为 10,000-40,000 RPM）和较轻的切削来降低切削力
• 每齿切屑负荷与传统加工相似，但体积去除率增加
• 较轻的切割每去除单位材料产生的热量较少，从而减少工件的热变形
• 大部分切削热被切屑带走，而不是被刀具或工件吸收
• HSM 需要具有高速主轴、快速轴加速度和精确伺服控制的刚性机器

2较小的跨步策略

在 HSM 中，径向步距（切削宽度）通常比传统加工小得多。这种方法减少了刀具啮合，降低了切削力，并允许更高的进给率和主轴速度。

• 粗加工时，典型的 HSM 步距为刀具直径的 5-15%，而传统加工为 40-70%
• 较小的步距和全槽长啮合可最大限度地提高切削刃利用率
• 减少径向啮合可实现更高的进给率，同时保持每齿可接受的切屑负载
• 结果是可比或更好的材料去除率和显着降低的切削力
• 由于切割过程中的偏转和振动减少，表面光洁度质量得到提高

3恒定的刀具啮合

在整个刀具路径中保持一致的刀具啮合是 HSM 的核心原则。啮合的突然变化会导致力峰值，从而损坏工具、降低表面光洁度并降低精度。

• 自适应清理策略自动调整步距以保持恒定的径向接合
• 避免全宽度开槽 - 使用摆线铣削将啮合角保持在临界极限以下
• 拐角过渡应使用圆弧或摆线运动来防止啮合尖峰
• 在高速切削过程中，刀具埋入材料中的深度不得超过其直径的 60%
• 与可变啮合传统加工相比，恒定啮合可将刀具寿命延长 2-5 倍

4平滑的圆弧过渡

HSM 刀具路径必须平滑且连续。急转弯和突然的方向变化迫使机器减速，破坏了高速优势并在表面留下了见证痕迹。

• 用切向圆弧混合替换所有尖角，以保持连续的刀具运动
• 对于 HSM 程序，使用带公差控制的 G64（连续路径模式）而不是 G61（精确停止）
• 编程螺旋或斜坡刀具进入，而不是垂直切入材料
• 确保在编程的进给速率下可以实现刀具路径中的最小圆弧半径
• 控制器中的 CAM 前瞻处理可平滑路径，但程序必须提供平滑的几何结构才能使用

5动态进给速度控制

先进的 HSM 编程包括根据切削条件进行动态进给率调整。当刀具啮合在整个路径中发生变化时，进给速率应变化以保持最佳切屑负载。

• 提高浅啮合区域的进给速度并降低高啮合区域的进给速度，以保持恒定的切屑负载
• 使用 CAM 进给优化功能，自动计算每个刀具路径段的最佳进给速率
• 拐角进给率降低可防止刀具过载，同时通过方向变化保持平稳运动
• 一些控制器支持前瞻进给控制，可根据即将出现的几何形状自动调整速度
• 监控加工过程中的实际进给速率 - 与编程速率的显着偏差表明机器存在限制

HSM 的机器要求

HSM 编程仅在机器具有执行高速程序的能力时才能提供结果。在不合适的机器上编程 HSM 策略会浪费潜力，而且实际上可能会降低质量。