基于Delcam Vortex的NC編程的應用研究

范紹平

摘 要：Vortex是Delcam最新的高速區域清除加工策略，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現加工效率最大化。

關鍵詞：Vortex；NC編程

中圖分類號： TG54 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）06-161-2

引言

本文基于Delcam先進制造技術和工藝，結合其最新技術—Vortex技術，以難切削材料與深孔（腔體）類型零件數控加工效率的方式、方法展開論述；旨在引導數控加工領域對提高加工質量的同時，能夠獲得較高的效率提升。

1 什么是Vortex

Vortex是針對整體硬質合金刀具開發的一種革命性粗加工路徑算法。其可運用在軟件的粗加工策略中。區別于傳統CAM軟件算法，應用Vortex計算出來的路徑無論在工件任何區域，都能保證恒定的接觸角度和切削進給。使整個加工過程在等體積，恒載荷理想的切削環境下進行。

在傳統的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刀具及機床帶來的負面影響，常規的做法是降低整個刀路的切削進給，直接導致加工效率降低。

Vortex旋風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。實現等切削進給，等體積，等載荷環境下的高速加工，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穩定的范圍，避免切削量急劇增大，切削熱、切削載荷迅速增高對刀具壽命的損害。同時，均衡的切削載荷也避免因刀具過載造成機床精度的影響。因此，Vortex技術，能夠實現數控加工在切削過程中做到等體積切削，結合MachineDNA能夠做到恒速、等載荷切削等目的；在一些切削實驗中發現，使用Vortex旋風銑算法生成的刀路，其下切步距可達2-3倍的刀具直徑，40%-50%的切削行距。與傳統的加工相比，最多可節省60%的加工時間。

2 應用案例分析

某機械廠配件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旋風銑三種方法在DMC 1035 V立式加工中心上進行粗加工測試。

2.1 工藝參數

依據工藝文件具體切削參數如表1所示。

2.2 加工結果分析

使用不同的加工方式，對產品加工的效率以及質量有較大的影響。其影響主要表現在三個方面：加工效率、加工穩定性和加工表面質量。

①加工效率。

比較加工時間可發現，使用Vortex旋風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節省加工時間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對加工效率的提升可高達70%。

②加工穩定性。

使用前兩種加工方式，在加工產品時，時常會產生一些尖銳，刺耳的刀具切削材料的聲音。出現這種聲音的地方一般在拐角區域，并伴隨著機床振動。表明在拐角區域，刀具存在過載現象。而使用Vortex旋風銑切削音調恒定一致，機床穩定無振動。另外，相比于前兩者，使用Vortex旋風銑得到的切屑厚度和長度十分均勻（見圖1），并且在整個加工過程中，切削進給值保持在恒定值，機床幾乎沒有加減速。綜上幾種現象表明，Vortex旋風銑切削時有較好的穩定性，有助于保護機床與刀具。

使用Vortex旋風銑計算路徑時，導入MachineDNA測試機床所得到的數據。路徑自動計算最佳點分布值與擺長半徑等優化參數。精加工時同樣使用MachineDNA，可得到比傳統加工更好的精加工表面質量與精度（見圖1）。

3 結語

Vortex旋風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，整個切削過程都在等體積，穩載荷的環境下進行，相比于傳統的加工方式，下切步距可達2-3倍的刀具直徑，將整體硬質合金刀具的切削能力發揮極致。再結合MachineDNA反饋回來的機床參數，對程序進行優化處理。因此，使用Vortex旋風銑與MachineDNA系統編制出的NC程序，可將CAM軟件、刀具和機床三者的潛能最大限度地釋放，使加工效率與質量得到較大的提升，解決傳統不銹鋼深腔加工所沒法實現的技術瓶頸。

參 考 文 獻

[1] 余靖華.“Vortex 旋風銑系統及其應用分析”[J].機電信息，2015（18）.

[2] 翟萬略.數控加工新技術MachineDNA應用探討[J]. CAD/CAM與制造業信息化，2014（1）.