在没有速度的情况下应用高速加工纪律

Missouri City的技术制造工程工程副总裁Jerry Halley拥有三种基本规则，用于通过高速加工加工零件。这些规则是：

1. 在小的轴向深度切割，并采取这些切割尽可能快。
2. 确保在你切割的地方，工件尽可能的坚硬。
3. 一旦你删除了某个功能，就不要再回到这个功能上。

支付：可预测性
哈利先生曾经工作过波音。在前十年来，他是公司圣路易斯设施的一批制造工程师的一部分，通过将高速加工学科应用于它们的方式，使高速公路铣削机器更具能力和更高效。

在这种情况下 - 即，铝和钛的固体块外铣削飞机结构形状具有与喋喋不休的特定含义。更高的RPM加工中心都有内置的喋喋不休倾向，并且喋喋不休会限制机器在高金属拆卸应用中的生产率。然而，了解聊天器还可以促进高金属去除速率，只要该商店可以找到铣削过程以相对高的RPM沉积下来的右主轴速度。对于工具和主轴的每个不同组合，这些最佳速度都不同。通过寻找最佳速度和上述产品，如上所述，波音设施不仅能够更具生产力，而且还能够通过生产薄壁和地板，更好地能够通过加工薄壁和地板，更好地消除飞机零件的成本和重量。

Now, as a co-owner of Tech Manufacturing, a job shop that has served the aerospace industry for longer than 50 years, Mr. Halley applies the high speed machining disciplines to almost all of the aircraft workpieces machined on the shop’s various five-axis and three-axis machining centers. At fewer than 50 employees and a dozen CNC machines, he says his shop may well be the smallest one to be this devoted to high speed machining. Strictly in terms of the top speeds of his shop’s equipment, his is probably the slowest shop to be devoted to high speed machining as well.

速度（或缺乏）不一定重要。再看在上面引用的规则中。它们不需要任何特定的速度。即使这不是特别快，也可以应用关于“尽可能快”的规则。

大多数技术制造的五轴加工中心限制为4,000 rpm的最高速度。虽然商店很好地保持了机器，但它们仍然很有能力，这些是较旧的机器。在他们可以达到的速度下，通过寻找特殊的无抗动主轴速度，可以实现显着提高生产率的机会。然而，与高速加工相关的学科和程序仍然可以应用于这些机器 - 哈利先生将它们应用。

去年，商店添加了最新的五轴机器 - 来自SNK America的HPS 120B / 5分析器，这是一个大的回报。通过使用Metalmax系统从制造实验室公司的振动分析测试，哈利先生测量了本机的频率响应特性，以确定其在商店中各种标准工具的理想高生产率主轴速度。有了这些信息，他确定了在机器上运行的程序的新速度，馈电速度和切割深度，但他没有更改任何工具路径。现在可以在新机器上更加高效地运行已经在较旧机器上运行的高速加工工具路径。这台机器几乎一旦撞到地板就开始为商店赚钱。

但哈雷说，这种回报并不是必不可少的。如果新机器不来，高速加工对工厂来说仍然是有意义的。虽然术语“高速加工”可能有点用词不当，当速度是低的时候，以观察这些规程的方式加工提供了与过程一致性和可预测性相关的好处。据哈雷和Tech Manufacturing的其他员工说，即使在速度不高的情况下，高速加工也能提供价值。

消除变量
事实上，高速加工的学科不是关于任何特定的速度，因为他们是关于优化。

加工飞机结构件和其他高金属去除件的典型方法是这样的:粗加工速度很快，因为大量材料被一个大工具霸占了。然后，精加工操作需要相当多的时间，因为关键特征被切割成小层，以确保精度。振动总是会增加完成工序的不确定性，因为一个或另一个因素会影响过程在某一天某一特定时刻的动态稳定性。

一个有效的高速加工过程限制变量，使得剩余变量可以优化，以使切割尽可能稳定和高效。选择不一定是好的，因为太大的一系列选择使得这个过程太难控制。

例如，车间可使用的铣刀数量被故意限制在少量。在Tech Manufacturing，只有四种标准的立铣刀风格占了车间的绝大多数工作。工具的长度也是有限的。工具的长度都是标准的。不需要对刀探头，因为在这个过程中刀具量规长度是一个固定值。

高主轴转速与这种规律密切相关的原因是，过程中的微小变化可能会对系统的动态响应产生显著影响。只有在物理过程保持不变的情况下，工厂为其最新机器所发现的特殊的、高生产率的主轴速度才能保持不变。

在较低的速度下，可能不可能找到这些特殊的速度。然而，有害的闲聊仍然是一种危险。在这里，过程的一致性仍然可以微调切削参数，以减少发生的颤振。在低速下，与更典型的工艺相比，由此产生的工艺在周期时间上可能并不多或少的生产率，但仔细控制的工艺确实提供了更好的表面光洁度，减少了去毛刺的需要。

哈雷先生说，有纪律的过程还有另一种减少变量数量的重要方法，那就是消除粗加工和精加工之间的区别。在高速加工中，有简单的铣削道次。如果切口足够稳定，那么同样类型的孔型可以从口袋的中心去除材料，也可以是机器的口袋壁到它的最终位置。

刀具路径技术
稳定性也驱动了在高速加工中选择刀具路径的方式。一旦机械加工，就不会再次触摸（参见规则3）。因此，如果切割器在其完成切割特定区域后留下了柔性特征，那么这应该是无关紧要的。但是，被削减的功能应在战略地点保持足够的库存，以支持这些功能，因为它从加工库存中出现。消除粗加工和整理之间的区别有很长的路要利用这一点，因为最终通行证剩下的库存量仍然很大。例如，薄壁可以通过沉重的股票包络在两侧保持在一侧，然后在另一侧加工，然后在另一个方向上向下加入到底部。

哈雷说，一旦人们理解了保持僵硬的需要，这样的方法就成了常识。然而，在应用高速加工方法的挑战是，CAM软件往往不支持它们。自动生成的刀具轨迹倾向于以简单的数学方便的方式加工特定的体积，不考虑系统的挠度或动力学。举个例子，Tech Manufacturing用机器制造无支撑的薄地板。对于刚度，最好的方法是在一个垂直层中一直加工到地板，然后跨过去，在相邻的垂直层中一直加工下去，以此类推。本页面顶部附近的视频演示了这种工具路径策略。(该视频是使用CGTech的Vericut软件执行的工具路径验证例程的一部分。)相比之下，商店的编程软件并没有以这种方式提供类似机器口袋的功能。它自动生成的刀具轨迹以水平增量的方式加工掉体积，而不是在一个又一个水平层中铣削掉特征的完整形状。因此，程序员必须手动操作自动刀具路径生成，将每个垂直增量视为单独的加工操作。 Manipulations like this produce a more consistent and predictable machining program that ultimately saves the shop trouble on the shop floor, even at low speeds—but the manipulations do result in increased programming time.

事实上，高速加工部件所需的编程时间量代表了有效地使用商店新的高速分析器的挑战。机器速度通过零件，但程序制造所需的额外时间创造了当商店在如何对机器调度时不小心等待所需程序所需的机器的危险。

可以更好地更糟糕吗？
这种新的侧写仪无疑是车间里生产效率最高的机器。该车间利用BIG Kasier的自锁、自定位工作夹具(见图)，缩短了机器的安装时间，弥补了机器的短周期。在车间为这台机器找到的无颤振切削速度下，轮廓仪通过高速加工程序，这些程序已经在慢得多的五轴机床上被证明是正确的。

哈利先生在商店购买之前在这台机器上进行了频率响应测试。他通过使用上面提到的金属MAX系统考虑，商店评估了每台机器。熟悉他是机器动态特征的影响和重要性，他考虑购买一台机器，没有这种分析等同于购买汽车而没有试驾。他寻找的主要事情之一是机器速度范围内的振动特性的一致性。如果没有这样的一致性，它将意味着由于速度发生变化，这将是机器的动态变化 - 这将使难以找到和保持最佳速度的情况。

这台机器必须保持高效运转，因为对这个车间来说，这代表着一笔很大的投资。哈雷说，在机器上付款少一小时就等于少一小时。尽管如此，这家商店还是准备再次进行投资。虽然这台机器可能是店里最贵的，但就所需的劳动时间而言，它的要求也是最低的。当车间购买第二台轮廓仪时，这两台机器将组成一个高速加工单元，还将包括一个去毛刺工作站。他说，两名员工就足以管理这个细胞了——一名有经验的机械师加上一名没有经验的员工，随着时间的推移，这名员工会随着与更资深的员工一起工作而变得更有经验。

第二个分析器将与第一个分析器相同。事实上，它需要是相同的，这样所有的车间在优化上的努力都可以干净而立即地应用到新机器上。其他任何东西都会引入变化，从而阻碍车间有效地应用高速加工。据哈雷先生说，即使第二台机器再好一点，商店也不会接受。