高速加工能大幅提升機(jī)械加工的生產(chǎn)效率，其整體加工效率能提高幾倍乃至幾十倍，是現(xiàn)代加工的一個(gè)發(fā)展方向。與此同時(shí)，高速加工同數(shù)字控制加工相結(jié)合，形成了現(xiàn)代化的高速加工。高速加工不僅僅能提升加工速度，而且同常規(guī)加工相比還具有諸多優(yōu)勢(shì)，如：其效率是普通機(jī)床的數(shù)倍或數(shù)十倍，能夠大幅節(jié)約加工周期；能夠提升加工精度，同時(shí)能夠在相同的時(shí)間內(nèi)切削更多次數(shù)，且每次切削用量可以調(diào)小，因此能夠獲得更好的精度；除此之外，高速加工還有能耗低、節(jié)省制造資源、獲得很高加工表面完整性、能夠?qū)庸どa(chǎn)進(jìn)行管理等優(yōu)勢(shì)。

　　但是，現(xiàn)在的CAM加工方法都是基于傳統(tǒng)加工的基礎(chǔ)上，對(duì)于新的材料，新的工藝，特別是在高速切削的應(yīng)用中，很少能夠能夠體現(xiàn)出CAM的優(yōu)勢(shì)。因此，本文對(duì)高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)高速切削CAM編程中存在的問題及其對(duì)策進(jìn)行研究，給出了具體的思路。

1 高速切削加工關(guān)鍵技術(shù)

　　高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)有很多，例如，加工工件的材料如何去除、加工的走刀路徑的選擇以及加工過程中的工藝參數(shù)問題等，如果沒有將上述問題了解清楚，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速切削。在CAM系統(tǒng)中進(jìn)行高速切削同樣也會(huì)遇到上述的問題，如果沒有對(duì)其很好的理解，也無(wú)法在實(shí)際加工中獲得良好的加工效果。以下簡(jiǎn)要介紹這幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

　　(1)材料的去除方式

　　材料的去除方式，決定于加工工件的外形是二維的還是三維的。對(duì)于二維的工件，通過控制兩個(gè)方向的走刀就能夠?qū)崿F(xiàn)其切削。而如果是三維的工件則至少需要在三個(gè)方向都進(jìn)行精確的控制走刀，所以這種材料去除則需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的硬件及其控制都有很高的要求。

　　(2)刀具的選擇

　　在高速切削過程中，刀具的作用至關(guān)重要。由于高速切削的速度很快，對(duì)于刀具的磨損也勢(shì)必增加。一旦刀具磨損嚴(yán)重就無(wú)法按照預(yù)期的線路進(jìn)行切削或者要達(dá)到預(yù)期的切削程度，就需要增加切削次數(shù)或切削深度，影響切削效率。同時(shí)，高速切削過程中由于速度較快，使得刀具具備較高的動(dòng)能，對(duì)于變向或改變切削狀態(tài)，會(huì)存在較大的慣性力，形成一個(gè)加速度，這個(gè)加速度會(huì)對(duì)刀具形成較大的振動(dòng)與沖擊。因此刀具還應(yīng)該具有一定的吸振能力，以保證切削過程的正常進(jìn)行。

　　(3)高速加工編程的實(shí)現(xiàn)

　　高速切削的精度一般是靠較小的切削用量，較大的切削速度開展進(jìn)行的。所有的切削都是靠編程實(shí)現(xiàn)刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如何合理的編制加工程序，讓刀具在高速運(yùn)動(dòng)過程中，保證較小的切削用量是高速加工必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)在的加工程序都是按照毛胚的尺寸減去加工余量來(lái)制定，在這個(gè)過程中如何保證加工的精確性，需要在編程過程中綜合考慮機(jī)械加工工藝性的要求。

2 高速切削CAM編程存在的問題及對(duì)策

　　(1)CAM系統(tǒng)加工對(duì)象信息的不完整性 現(xiàn)在有的CAM系統(tǒng)一般是CAD系統(tǒng)衍生而來(lái)的，其獲取的數(shù)據(jù)大部分僅僅是模型的低層幾何信息，而模型的幾何形狀信息（特別是三維表面參數(shù)數(shù)據(jù)）和產(chǎn)品高層的功能信息無(wú)法獲得。由于CAM本身獲得信息的不完整，因此，使用CAM加工過程中必須在經(jīng)驗(yàn)豐富的制造工程師的指導(dǎo)下，通過圖形交互來(lái)完成。例如：工件或刀具的約束條件（裝夾、干涉和碰撞等）、判定加工對(duì)象的特點(diǎn)（點(diǎn)、線、面或?qū)嶓w）、刀具及加工參數(shù)（切削方向、切深、進(jìn)給量、進(jìn)給速度等）等這些，都必須由制造工程師來(lái)進(jìn)行選擇。雖然現(xiàn)在的加工程序中會(huì)包含這些參數(shù)，但是整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要工程師的高度參與，其智能化程度較低。

　　因此，新的CAM編程系統(tǒng)需要從CAD加工過程中獲取更多的信息，才能保證在CAM加工過程中發(fā)揮其自主作用性和能動(dòng)性。而這個(gè)問題的解決需要在CAM能夠自主實(shí)現(xiàn)加工零件對(duì)象完整信息的覆蓋以及對(duì)這些信息的合理排布與應(yīng)用。

　　(2)CAM系統(tǒng)生成的刀具軌跡的不確定性

　　由于CAM系統(tǒng)生成的程序是以CAD模型為基礎(chǔ)生成的，而對(duì)于同一個(gè)零件的刀具軌跡可以有很多，例如：加工某個(gè)端面，可以使用銑削也可車端面，這就會(huì)給CAM采取何種方式進(jìn)行加工帶來(lái)困擾。與此同時(shí)，刀具軌跡的形成需要大量的信息，但是CAD給CAM提供的也只包含低層的幾何信息（直線和圓弧的幾何定位信息），以及少量的過程控制信息（如進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、換刀等）。

　　因此，下游的CNC系統(tǒng)無(wú)法獲取更高層的設(shè)計(jì)信息（如公差、表面粗糙度等），這樣所生成的刀具軌跡僅僅是外在形狀的類似，離達(dá)到機(jī)械加工精度的距離還很遠(yuǎn)。所以要實(shí)現(xiàn)既定的加工精度，就要保證加工刀具軌跡的確定性，使其滿足加工要求。

　　(3)CAM系統(tǒng)內(nèi)部的不統(tǒng)一性

　　現(xiàn)在的CAM系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)模塊是相互獨(dú)立的，各個(gè)模塊所處理的內(nèi)容都有一定的差異，這也造成了產(chǎn)品數(shù)據(jù)不統(tǒng)一。例如：三維動(dòng)態(tài)仿真只記錄刀具軌跡的干涉與碰撞，而不記錄與其發(fā)生干涉和碰撞的加工對(duì)象的加工工藝參數(shù)；刀具定位文件只記錄刀具軌跡而不記錄相應(yīng)的加工工藝參數(shù)等。同一個(gè)加工零件的工藝參數(shù)在不同的場(chǎng)合里取舍不同，獲得的結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)很大的差異。這種內(nèi)部的不統(tǒng)一性會(huì)給最終加工的產(chǎn)品帶來(lái)不利。

　　因此，要獲得較好的加工效果，CAM需在各個(gè)環(huán)節(jié)處理好內(nèi)部數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一性，保證系統(tǒng)各個(gè)處理過程數(shù)據(jù)的一致性。

　　(4)CAM系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)的脫節(jié)

　　一般的，CAM系統(tǒng)是在CAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工延續(xù)的。很多時(shí)候CAM系統(tǒng)是在獲得CAD模型后再進(jìn)行加工，他們之間沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。即使是在一體化的集成CAD/CAM系統(tǒng)中，由于二者存在著先后順序，其信息的共享也只是單向的和單一的，即由于CAD較CAM有著更高優(yōu)先級(jí)的信息獲取權(quán)，使得經(jīng)過CAD的處理之后，CAM系統(tǒng)無(wú)法第一時(shí)間獲取有關(guān)產(chǎn)品的全部信息，尤其是與加工有關(guān)的特征信息。對(duì)于設(shè)計(jì)人員在CAD系統(tǒng)中，同樣也無(wú)法獲取CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的加工數(shù)據(jù)信息。這就造成設(shè)計(jì)與加工二者之間存在脫節(jié)的狀態(tài)，這不利于產(chǎn)品按照既定要求實(shí)現(xiàn)加工。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　在今后的工作中，我們需要對(duì)高速切削的關(guān)鍵問題進(jìn)行有針對(duì)性的深入研究，將CAD技術(shù)與CAM技術(shù)有機(jī)的融合在一起，對(duì)高速切削的加工工藝編程進(jìn)行優(yōu)化，才能最大化的提高數(shù)控加工效率與精度。