高效车铣加工的秘诀

复合加工中心又称为复合数控机床，是一种能够完成车、铣、孔加工等多种加工工艺的机床设备，它能明显地减少更换加工机床设备的次数和零部件的装 夹次数。实际上等于减少了生产加工过程中的物流工作量， 同时它也大大的提高了零件的加工精度：因为它能够在一次装夹中完成车削、铣削和钻削加工。如果复合加工中心带有尾座主轴，则可以在一次装夹中自动完成零件六个加工面的加工，根本不需要人工二次装夹零件了。而可靠地、高效地完成所有加工可能性并且尽可能少的介入复合加工中心加工过程的控制，对CAD/CAM零件设计过程提出了非常高的要求。

机械设备制造过程中许多零部件都需要采用车削、钻削、 2.5D 铣削、3D 铣削直至 5 轴联动铣削等加工方式来制造。 为了能够尽可能少用几台切削设备进行加工、尽可能地减少零件的装夹次数就能够高效的完成零件的生产加工，可以采用现代化的数控复合加工中心：在一次装夹中完成零件的车、 铣、钻削加工。由于这种设备价格昂贵，因此最好是充分挖掘它的生产能力 —— 三班制 24 小时连续运行。但，亚琛 机床设备制造协会和霍伦霍夫 IPT 加工工艺研究所当前的调查研究表明：几乎 40% 的加工程序都是在加工设备不工作的时候编写的。因此建议：所有的零件加工数据都应事先在 CAD/CAM 系统中形成数字式的数据并完成模拟仿真。这样才能保证能够在零件装夹之后自动地完成加工刀具换刀，顺利的完成零件的外部加工工序。

所有工艺装备的数字化映射数据库

在 CAD/CAM 零件数据过程中，零件和毛坯的所有数据都以数字元素的形式存在。这就要求用户在切削加工所需的工艺装备方面下下功夫：Tebis 软件能够在数据库中管理着这些数字双胞胎。除了机床设备、配套组件和夹具的虚拟图像之外，切削加工用的刀具也在数字化双胞胎的管理中有着非常重要的作用。Tebis 软件可以在一个总数据库中管理不同型号的车刀、铣刀和孔加工刀具；也支持开槽刀具、拉深模具和滚压刀具等特种刀具的管理。在这一数据库中，用户可以看到真实的一个个刀具零部件——从刀片到刀柄、刀杆， 并能利用这些零部件组合成一整套的切削刀具。这些都是刀具碰撞分析的基础。

所有切削加工的工艺计划

Tebis 软件制定的切削加工工艺方案将所有的车、钻、铣等加工工步都有机地结合到一起了。多种多样的加工功能和加工策略保证了能够编制所有的切削加工程序，形成一个完整的数字化加工过程。Tebis 软件数据库中常规的通用金属材料能够帮助用户做好从零件毛坯开始到切削加工过程直至最终成品为止的所有金属切除量的记录。这样，加工后的半成品材料量数据就可以成为下一步加工时的初始材料量数据了。因为在所有的切削加工过程中较高的单位时间金属切削量都是以初始材料模型为基础的进行计算的。

通过对金属材料切除量的跟踪可以实时的计算出每一加工步骤后金属材料的实际重量。也就能够随时虚拟当前的生产进度，真实的模拟所有的加工过程了。在做好相应的调整设置之后，自动化加工过程会自动的计算零件加工后的几何尺寸和形状，计算切削刀具的运动轨迹。这也就缩短了类似加工工艺过程的时间了。

利用碰撞检验保证安全

根据不同的加工工艺：车削、铣削和钻削 —— 采用不同的检验分析方法来评判分析刀具的运动轨迹，检验被加工零件与刀杆、刀具夹持器是否会发生碰撞，并自动的采取避让或者减小加工量以避免碰撞。另外，在编制 CNC 数控加工程序之前可以将这些数字化加工的模拟过程都转换成详细的加工工艺文件，以便快速的找到最佳的刀具和对刀点。

在复合数控加工机床中常常要用到不同的机床附件，例如尾座或者跟刀架。这些机床附件的应用最好也体现在 NC数控程序中，并受 Tebis 软件数字化工艺文件的控制。这样会省去将来机床设备调整时的许多麻烦。

完整的模拟和 NC 数控程序的编制

正如前面所介绍的那样：Tebis 软件已经排除了复合加工机床刀具与被加工零件碰撞的可能性。剩下就是刀具与机床附件的碰撞，例如刀盘上的刀具以及各个刀具运动过程中是否发生碰撞。经过模拟验证的 NC 数控程序也控制着机床附件，例如自动夹具、尾座或者跟刀架。

在 NC 数控程序的框架内，完整的切削加工数字化图像 和虚拟的碰撞检验保证了用户能够实现既定的目标——完成不间断的切削加工。

□ 本文译自德国 Werkstatt und Betrieb 杂志

作者：Michael Klocke