用负余量闭合加工模具（三）

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    预读
    加速所需的时间可能更不相同，但在所有情形下，时间的要求是控制、预读的一个关键要素。这是一个大的话题，值得一篇文章全部讲述其优点。简而言之，没有预读的话，复杂轮廓的刀具路径通常将受到妨碍。
    CNC程序执行最常见和明显的缺点是边角处的绕过，机床基本上是走了捷径而不是在图4的H点处执行一个尖角。

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图4：从A点到J点进行高进给率铣削，没有预读的话，过切将发生在F点。
同样地，H点的边角可能被绕过。图片由Creative Evolution公司提供。

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    更隐蔽的缺陷是当点群集在一起时的过切。从历史看，NC 和CNC机床每次执行单步运动。由于更低的进给量和更差的生成刀具路径的能力，每个连续的块移动通常允许足够的时间用于其自身从停止开始加速和减速降到停止。由于CAM和CNC已经进步了，数据密度和进给量已经提高了流经这些点的运动，它是如今模具制造的一个关键能力。
    问题是如果我们盲目地假定穿越这些点时我们能停在一个很小的硬币上，我们一定要被过切刺痛。如果我们以每分钟五英寸的进给沿着轮廓运动，我们很可能将不会碰到问题。另一方面，如果我们以300 ipm的速度穿越这些点，多数机床需要在C点处开始降速以便精确地到达角点F。否则，机床将在F点处过切，侵害零件并使机床颠簸。
    机床的预读性能有限或完全缺少这个性能，不仅会引起零件的侵害，而且能导致刀具上过大的应力或甚至是刀具的破坏。进一步，引起的机床颠簸导致机床驱动部件和导轨的过量磨损。
    主轴
    机床要运动得快，也必须有一个快速的主轴。老式的皮带或齿轮传动的主轴几乎不能那样做，所以应该使用筒形的主轴、部件本身集成马达和线圈的主轴。这消除了驱动系统额外的热和振动。为了保持主轴的温度受到控制，增加冷却-循环的液体通过马达线圈和轴承周围的腔室。冷却器保持液体恒温，使主轴和床头箱避免膨胀。
    HSK刀柄
    更高的主轴转速要求更精确、动平衡更好的刀柄。刀柄的安全夹持在高速下尤其重要。7/24锥柄的开发是在半个多世纪之前，而且当今售卖的CAT、BT 和 ISO 刀柄不针对主轴高转速。目前的主流技术是HSK，大约在10年前由DIN（德国标准协会）委员会把它定义成了行业标准。HSK刀柄有几种型式，但由于其设计（见图5），都具有很高的刚度和非常低的跳动。锥面和端面都进行定位。高转速时动平衡是至关重要的，所以很多HSK的设计都是完全对称的，以避免象驱动键常见的不平衡区域。HSK刀柄的保持力针对整个设计速度范围的安全性，而且实际上随着转速的提高，夹持变得更紧。

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图5：HSK刀柄的锥面和端面都很精确而且刚度更大。随着转速的提高，HSK 夹得更紧。
红套刀柄

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    帮助HSK刀柄激增的刀柄研发成果之一是红套技术。这个简单的物理应用使用热胀和冷缩的原理来把立铣刀夹到刀柄上。通过消除侧固刀柄常见的止动螺钉和其它刀柄中广泛使用的弹簧夹头，跳动和不平衡充分消除。红套刀柄通常的跳动量小于0.0001"。
    红套刀柄为用户提供的好处有几个方面（见图6）。首先，刀具运转得更精确，所以你的零件将更精确，本文建议的一个关键要求在于我们工作的成败与型腔到型芯刚好0.0008"的配合所决定。铣削表面看起来也更好。精度方面的一个额外好处是立铣刀的所有切削刃都参与切削。这意味着更顺畅的性能、更好的表面粗糙度和更好的刀具寿命。

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    红套刀柄提供更多的好处。刀柄不需要弹簧夹头或止动螺钉来夹持刀具，所以它们能被做成非常细长的形状以 提供到达不平常的狭小地方，使得较短的、成本较低的硬质合金刀具完成挑战性更强的应用。即使你有自己的五轴或3+2轴机床，细长的红套刀柄能帮助你减少五轴的装夹，消除必要的干涉检查并提高程序的复杂性。
    刀具精度
    刀具本身的实际精度是成功应用负余量闭合的又一关键因素。工作于如此紧的公差，我们不能接受刀具的实际形状的偏差（见图7）。

    刀具行业的一些创新者提供球头立铣刀精度三微米之内的个体证书，所有四个刃具有过中心切削性能的真正的四刃球头铣刀。
    因为有了红套刀柄，精确的刀具形状再次提供双赢的机会；其精度制造出更精确的零件，而且通过提供每齿更一致的切屑载荷，还保证更高的生产率和更长的刀具寿命。
    刀具几何角度
    各种各样的刀具形状能使你的加工效率产生很大的不同。为此，考虑公制刀具。你的CAM 系统不在乎你的刀具是英制还是公制。一般而言，美国以外的世界各地都用公制，所以其市场更大，因此选择也更多。这意味着你能根据手头的任务定制合适的刀具。
    在这里，简单的选择是长径比。当我们可能要寻找两种或三种标准、长系列和超常系列的刀具时，公制刀具通常能提供非常多的选择。这其中一个很好的例子就是铣削加强筋的刀具廓形。可提供很多种球头直径和拔模角度，多数规格有2-mm的长度增量，从粗短的到最长的有效长度都有供应。 
    当需求更复杂时，结合很长的可达深度和刚度的各种其它形状的刀具能满足需求。关键是用标准刀具的有效性消除刀具修改的需要。