更有利可图的刀具路径

自适应铣削。动态运动。超级铣床。利润铣削。卷磨机。波形加工。如果您是幸运的以加工零件为生的人之一，那么您使用其中一种或类似的高性能编程技术来实现芯片减薄、连续接合、高轴向和用于车间加工中心的低径向切削刀具路径。

我们不会权衡一个 CAM 系统与另一个的优势，因为它们都非常好——事实上，比十年前可用的要好得多（就像在机械加工行业）。也就是说，给他们一个机会，每个 CAM 提供商都会列出一些使他们的软件成为最佳软件的功能，其中包括易用性、更高的生产力和刀具路径的准确性。哪一个是对的？答案很简单：视情况而定。

这里没有参数

同样，我们今天不会试图解决这个争论。只有精心构建的测试切割或多年的日常使用才能结束这个经常激烈的讨论，即便如此，你的里程可能会有所不同。一个更重要的问题是：您是否正确应用了这项技术？您选择的 CAM 软件包是否为其用户提供了最大的利益，还是因为刀具选择不当、工件夹具不足、刀架磨损甚至机床本身而受到阻碍？

有一些很好的理由可以找出答案。新泽西州费尔劳恩山特维克可乐满公司的航空航天工程师 John Giraldo 表示，最近与他合作的一家二级航空航天制造商在采用高效刀具路径后，将 Waspaloy LPT（低压涡轮）部件的加工效率提高了 198%使用山特维克可乐满的 Plura HFS 立铣刀之一的策略。一家 IV 级赛车运动供应商在加工钛合金轮毂时使用了类似的方法，使刀具寿命翻倍，产量增加三倍。

“航空航天业对钛和镍基合金的高进给侧铣的需求不断增长，”他说。 “传统刀具路径在这些难以加工的材料中表现不佳，因此需要开发新的编程策略，不仅可以保持效率和生产力，还可以减少对刀具磨损的任何负面影响。”

不过，不仅仅是飞机和宇宙飞船制造商在寻找新颖和更有效的刀具路径。 Giraldo 指出，汽车行业不断推动其供应商降低生产成本，这种推动力会影响到切削工具供应商和 CAD/CAM 供应商等。尽管供应商在很大程度上已经迎接了挑战，但车间通常很难将这些先进的加工技术应用于旧设备，更不用说花时间测试和验证新工艺了。

探索协同效应

密歇根州特洛伊市山高刀具有限责任公司实体铣削北美产品经理 Jay Ball 对此表示赞同。他说，至少有一半的商店仍然忠实于他们久经考验的、几十年前的编程方法，要么是因为他们还不相信当今的编程技术，要么他们的设备根本无法达到更高的水平。实施它们所需的进给率。

“当你接到一个阅读杂志文章或观看关于高效加工的视频的人打来的电话，他们对尝试很兴奋，但当你到达车间，发现他们的 CNC 设备已经过时，这真是太可惜了，他们的刀柄已经使用了 10 年，你知道有效应用其中一种策略的机会很小，”他说。 “更糟糕的是，也许你还是试一试，结果让客户失望了，一旦他们得到一台新机器，他们就会避免再次尝试。”

涉及刀具路径、切削刀具、刀架和加工中心的相互依存关系是业内许多人忽视的关系，尽管接受本文采访的每个人都认为这是相当真实的。尽管如此，开发新颖、有效的刀具路径的压力很大。 Ball 表示，如今“几乎所有 CAM 供应商”都在其产品中提供某种形式的高效加工，没有它他们就无法竞争，因此山高刀具及其竞争对手有必要开发同样高性能的切削刀具。

对于 Ball 来说，这以刃数的形式出现，远远超出了传统的四刃立铣刀，现在有五刃、六刃、七刃或九刃版本。为高级铣削策略设计和优化的高速、高进给、高效和高性能刀具也越来越普遍，通常采用可变螺距、可变螺旋设计，以减少切削时可能发生的颤振谐波每分钟数百英寸的钢和高温合金。

扩大规模

尽管 Ball 建议很大一部分商店尚未加入高效的潮流，但他肯定，随着机械师和程序员对这一概念以及如何应用它越来越熟悉，这些策略正变得越来越流行。 “每天都有越来越多的人接触到这项技术，一旦他们认识到周期时间减少 40% 或更多是相当典型的，你就会看到更多人加入进来。”

康涅狄格州托兰市 Mastercam 开发商 CNC Software Inc. 的高级市场分析师 Ben Mund 对此一清二楚。他说，前面提到的 Mastercam 中的动态运动技术的受欢迎程度和功能继续增长，并补充说：“我们已经引入在过去的一年中，各种新刀具路径以及对现有刀具路径的改进都旨在提高金属去除率或提高我们的混合和表面处理能力。”

Mund 指出，无论机器的使用年限和所使用的刀具样式如何，生产力的提升始终是可行的，他表示动态运动几乎是普遍适用的。 “它不会因为您使用的是较便宜的刀具或低端 CNC 机床而动摇，但随着设置变得不那么理想，好处肯定会缩小。”

在桶上

他很快指出，虽然他的说法在使用动态铣削进行粗加工、2D 加工和 3D 半精加工时是正确的，但 Mastercam 的“加速精加工”完全是另一种情况。在这种情况下，刀具路径通常需要特定的刀具几何形状才能达到预期的效果。

其中一个例子是圆桶切削，也称为圆段刀具切削。 Mund 指出，Mastercam 与切削刀具制造商积极合作，定义和测试这些和其他“成型刀具”，用于模具制造、医疗加工和航空航天精加工应用。与传统的表面处理方法相比，这些工具使用户能够“在更短的时间内产生真正高精度的表面处理”。

他解释说，这项开放政策适用于 Mastercam 的所有软件产品。 “例如，几年前，在开发我们的动态运动刀具路径引擎时，我们还与一家领先的切削刀具供应商合作，”他说。 “在一些内部测试中，我们遇到了切屑控制和快速切入深度的问题，因此我们建议他们对其刀具几何形状进行一些调整。”

事实证明，这家切削刀具供应商最终在其无颤振立铣刀系列中添加了高速刀尖。 Mund 和他的团队也学到了一些东西，他们已经将这些东西整合到 Mastercam 功能中。 “这些都是硬件和软件提供商之间存在协同效应的绝佳例子，每个参与者最终都会得到更好的产品，”Mund 说。

伟大的来回

德克萨斯州阿灵顿 Iscar Metals Inc. 的铣削全国产品经理 Thomas Raun 是另一位坚信制造互补产品的公司之间建立伙伴关系的人。
“应该有一个持续的来回，”他说。 “有时是他们的软件功能推动了我们作为切削工具制造商的发展，有时情况恰恰相反。无论哪种方式，如果这意味着为我们的客户提高生产力，我们完全愿意与 CAM 开发人员和机床制造商合作。”

正如山高的 Ball 所提到的，Raun 说，刀具几何形状的最新发展之一——更多的凹槽——直接源于摆线铣削的轻径向啮合和高进给率。 Iscar 将这一理念向前推进了一步，提供了每毫米直径有一个凹槽的整体硬质合金立铣刀，在经典的“鸡或蛋”方式中，大多数情况下仅对摆线铣削有效。

“当然，一旦您迈出了高效铣削的第一步，您接下来要寻找的是更大的轴向接合，以最大限度地去除金属，”他说。 “正因为如此，我们看到的立铣刀的切削长度是直径的四倍和六倍——这些刀具以前可用，但主要用于小众应用。现在它们相当普遍。然而，这里的挑战是芯片可能有几英寸长。它们堆积得非常快，而且很难从加工区清除，因此我们不得不开发带有凹槽的立铣刀，将切屑分成可处理的碎片。”

Iscar 也在以其他方式与软件开发人员合作。 Raun 指出，几年前创建了包含刀具几何形状和切削参数的库，这些库包含在各种流行的 CAM 包中。他说，这会将重要的应用数据放置在几下鼠标点击之外，并且由于不再需要手动键入这些值，它基本上“防错”了工具选择、进给和速度确定的过程。

尽管如此，Raun 建议对这些值持保留态度。 “程序员通常了解高效铣削所需的更高进给率，但往往忽视提高表面速度的潜力，”他说。 “一个好的经验法则是，当使用 10% 的步距时，建议的切割速度翻倍，甚至在 5% 时翻三倍。当然，这取决于机床，因为在这些较高的主轴速度下，很多机床实际上无法达到维持适当切屑厚度所需的进给率，尤其是在较小的零件和复杂的几何形状上。在这种情况下，您最终会导致工具进给不足，从而导致摩擦和过早磨损。”

疯了

北卡罗来纳州夏洛特市 Okuma America Corp. 的产品专家经理 Wade Anderson 表示，当仅根据进给率和快速移动速度来购买机床时，超越电子表格是值得的。他说 Iscar 的 Raun 是绝对正确的关于进给率，这就是为什么当机床购买者仅根据比较最大进给率和快速移动速度等值的图表做出购买决定时，他“绝对发疯”。 “在任何情况下，你都无法通过查看电子表格来证明哪种机床是最好的，”他说。

诚然，比较设备规格是机床评估过程中必不可少的一步，但要等到切屑开始飞扬，才能真正检验机器的性能。这只能通过实际的测试切割来实现，最好使用您的材料，尽管不一定使用您的切割工具和刀具路径。除非您的车间完全掌握了高效铣削曲线的速度，否则任何机器演示都可能（并且希望）介绍您的车间可能不熟悉的编程方法、刀具夹持和切削工具——如果您“重新获得成功。

你可以把它想象成一个三角形，Anderson 解释说，机器制造商、CAM 系统和切削工具是三个同样重要的组件。 “显然还有其他变量，如工件夹具和切削液等进入加工方程式，但这三者往往会引发创新，其他人必须追赶并最终超越，”他说。

对于使用高进给率、切屑变薄和摆线铣削策略的任何应用，Anderson 建议使用具有双接触锥面和端面连接的卓越主轴设计的加工中心，以及具有适当质量和排屑特性的机器结构高金属去除率，以及能够支持极端处理速度的控制。

最后一部分重申了 Raun 之前提到的内容，即仅仅因为您编程了某个进给率并不意味着机床将永远实现它。 “对于 Okuma 而言，重要的是我们提供了一个能够处理 CAM 和切削刀具供应商为市场带来的任何创新的平台，”Anderson 说。 “这意味着机器控制和伺服系统能够处理动态运动控制带来的大量数据，以及让机器发挥最大潜力的先进加/减速和加加速度曲线。”

还需要考虑寿命。观看动态高速铣削演示是一回事；在几年的时间里处理这种类型的工作是另一回事。安德森说，“如果机器没有足够的质量，或者主轴连接不正确，或者控制跟不上，结果将不是最佳的。必须平衡所有变量，才能充分发挥最新技术的潜力，并长期这样做。”

老朋友你好

拥有合适的机床也为曾经被认为仅适用于特殊应用的切削工具打开了大门。宾夕法尼亚州 Saegertown 的 Greenleaf Corp. 的应用工程经理和项目经理 Martin Dillaman 表示，陶瓷属于这一类。

“就在上周，我们正在讨论在过去的五到十年中，机床如何最终赶上了陶瓷刀具，”他说。 “由于更高的主轴转速和更高的机床刚性，我们可以比过去更有效地应用这些工具。所以现在不仅更多的商店可以使用我们的产品，我们也有机会进行更多的开发。”

Dillaman 指出了其中一些发展，其中许多是通过 Greenleaf 与其客户及其 CAM 供应商的合作而产生的。其中包括能够更好地吸收与铣削操作相关的冲击的相增韧陶瓷、高剪切可转位刀具、今年晚些时候发布的一系列细齿距 Excelerator 立铣刀，甚至还使用该公司的 Hushcut 进军硬质合金刀具减少颤振的几何形状。

“我们肯定看到越来越多的客户转向高性能铣削策略，我们正在努力以任何方式支持他们，”他说。 “我们将与他们的程序员和机械师坐下来帮助他们为他们正在切割的任何材料和他们使用的任何软件开发最佳加工方法，即使这意味着向我们的工程部门寻求定制解决方案。如今，许多商店都在挑战极限，我们的工作就是尽可能地为他们提供最大的成功。”