平衡加工是一种更快速的加工方法
时间：2022-06-30 阅读：181
Bell直升机公司的驱动系统中心（简称：DSC），在加工其所生产的飞机传动系统和变速箱组件中，钢材的加工量超过了钛金属的加工量。然而，一个棘手的钛金属零件的加工问题，促使Bell公司的DSC中心开始调查研究NC程序的优化技术是否能够缩短生产周期时间和是否能够像其兄弟公司——Textron的子公司Cessna公司那样，解放其现有设备的生产能力。Bell公司的目标是减少生产时间，从而降低其客户的整体成本。
DSC中心位于德克萨斯州的Grａnd Prairie，他们知道Cessna公司的成功在于其采用了从Third Wave Systems公司引进的加工工艺成型软件，从而优化了其许多零件的加工程序。DSC中心的NC编程总监Chris Mueninghoff先生说，对于Third Wave Systems系统公司的AdvantEdge生产模块软件而言，证明采用商用钛金属锻件作为试件是比较理想的。因为这一零件是Bell公司生产加工中有挑战性的零件之一。在Bell公司，完成一个部件的生产，需要加工将近30%的钛金属锻件，这意味着该材料的切削加工量超过大部分其他零件的加工。机床上承载的工件直径为16in（1in=2.54cm），高6in。
当其在一个特定的零件上分析加工操作的情况时，该生产模块软件将CAD、CAM、机床的动态特性和工件材料的特性集中在一起。正如Mueninghoff先生所解释的那样，该优化工艺首先从引进零件的3D模型及其相应的加工程序开始。每一加工操作所使用的刀具由其前角、螺旋角及刀具材料等关键特点所确定。
同时，还需将有关机床的信息和设置值输入，其中包括机床的马力和扭矩，及其工装夹具的刚性和切削力极限。最后，从软件数据库中选用工件的材料。
该软件使用这些信息来预测刀具在其整个刀具路径中将要经受的切削力。在切削操作过程中，这些切削力将会发生波动，这主要是由于进给速度、刀具方向和工件材料等参数所造成。为了优化每个操作，该软件将根据其切削力的上限和下限，与每一行的原始G代码计算的切削力进行比较。然后，它会自动地增加或减少相应的进给速度。例如，当切削力值低于所规定的上*，进给速度将提高到一个低于刀具可以接受的切削力稳定点上。这不但有利于提高切削速度，而且也能够使刀具的切削力更加平衡。Mueninghoff先生说，根据零件的不同复杂程度，该软件可在10~15min的时间内，分析和生成具有新进给速度的修改后G代码。
Bell公司将通过加工一个实际的零件，验证每个经过修改后的零件程序，并通过正常的检验程序，将其发送出去，以确认其修改后的程序不会损坏工件、机床和刀具。在工艺优化后，每一个钛金属试件的加工周期时间减少了30%。自从经过那次原始测试以后，Bell公司已经在其加工的近250个零件上，使用了这种NC数控优化软件，其中许多零件由淬火合金钢制成。最近，Bell公司尽努力将NC数控程序优化技术全面地应用于钛金属材料的加工。它将这一经过进一步优化的程序使用于加工V-22型鱼鹰式倾斜旋翼飞机的一个更大的钛金属承载部件。这些承载部件是在一套由两台机床组成的加工单元上生产制造的。由于采用了生产模块软件，因此使这些部件的生产周期时间缩短了25%~30%，并且使Bell公司能够将所有的生产转移到单一的一台机床上进行。
Mueninghoff先生说，NC程序的优化软件也产生了其他两个优点：其中一个优点是提高了刀具的使用寿命和耐磨性；另一优点是使零件生产的整体质量进一步提高。这对齿轮箱元件的设计人员来说是非常重要的，它可使Bell公司限制零件在加工过程中所产生的疲劳和应力。该优化软件让Bell公司能够缩短生产周期时间，不需要应用有可能会减少一个关键零件使用寿命的技术。事实上，Mueninghoff先生指出，DSC中心在零件加工过程中所产生的实际应力较少，因而其生产的最终零件具有较高的质量水平。
NC数控程序优化软件分析了刀具在整个刀具路径中所产生的切削力。当这些切削力超过或低于切向力参数的峰值时，它就会自动地优化进给速度，以便使刀具的性能达到，并缩短生产周期时间。这种在进给速度优化前和优化后所产生的切向力比较，充分地体现了这一概念。