基于Delcam Vortex的NC编程的应用研究

范绍平

摘 要：Vortex是Delcam最新的高速区域清除加工策略，其可用于2轴、3轴、定位五轴以及残留加工，可以的深孔（腔）类零件合理安全的切削条件下实现加工效率最大化。

关键词：Vortex；NC编程

中图分类号： TG54 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-161-2

引言

本文基于Delcam先进制造技术和工艺，结合其最新技术—Vortex技术，以难切削材料与深孔（腔体）类型零件数控加工效率的方式、方法展开论述；旨在引导数控加工领域对提高加工质量的同时，能够获得较高的效率提升。

1 什么是Vortex

Vortex是针对整体硬质合金刀具开发的一种革命性粗加工路径算法。其可运用在软件的粗加工策略中。区别于传统CAM软件算法，应用Vortex计算出来的路径无论在工件任何区域，都能保证恒定的接触角度和切削进给。使整个加工过程在等体积，恒载荷理想的切削环境下进行。

在传统的CAM软件编程中，在直线切削处，能保证切削最佳接触角。但在角落区域，刀具与工件的接触角急剧增大，切削量与切削载荷随之增大。切削热增高，刀具磨损加剧。为了降低切削角增大对刀具及机床带来的负面影响，常规的做法是降低整个刀路的切削进给，直接导致加工效率降低。

Vortex旋风铣路径则是在拐角处使用摆线加工的方式，减小接触角度，并保证接触角度恒定。实现等切削进给，等体积，等载荷环境下的高速加工，使得加工效率显著提高。恒定的切削接触角度也保证切削热在一个稳定的范围，避免切削量急剧增大，切削热、切削载荷迅速增高对刀具寿命的损害。同时，均衡的切削载荷也避免因刀具过载造成机床精度的影响。因此，Vortex技术，能够实现数控加工在切削过程中做到等体积切削，结合MachineDNA能够做到恒速、等载荷切削等目的；在一些切削实验中发现，使用Vortex旋风铣算法生成的刀路，其下切步距可达2-3倍的刀具直径，40%-50%的切削行距。与传统的加工相比，最多可节省60%的加工时间。

2 应用案例分析

某机械厂配件100mm×40mm，材料为18Cr-12Ni-2.5Mob不锈钢深腔类零件。本例分别采用大切深小步距、小切深大步距以及Vortex旋风铣三种方法在DMC 1035 V立式加工中心上进行粗加工测试。

2.1 工艺参数

依据工艺文件具体切削参数如表1所示。

2.2 加工结果分析

使用不同的加工方式，对产品加工的效率以及质量有较大的影响。其影响主要表现在三个方面：加工效率、加工稳定性和加工表面质量。

①加工效率。

比较加工时间可发现，使用Vortex旋风铣能极大地提高零件的加工效率。相比于“大切深小步距”的加工方式，Vortex节省加工时间67.5min，提高加工效率约59%。而相比于小切深大步距的加工方式，Vortex对加工效率的提升可高达70%。

②加工稳定性。

使用前两种加工方式，在加工产品时，时常会产生一些尖锐，刺耳的刀具切削材料的声音。出现这种声音的地方一般在拐角区域，并伴随着机床振动。表明在拐角区域，刀具存在过载现象。而使用Vortex旋风铣切削音调恒定一致，机床稳定无振动。另外，相比于前两者，使用Vortex旋风铣得到的切屑厚度和长度十分均匀（见图1），并且在整个加工过程中，切削进给值保持在恒定值，机床几乎没有加减速。综上几种现象表明，Vortex旋风铣切削时有较好的稳定性，有助于保护机床与刀具。

使用Vortex旋风铣计算路径时，导入MachineDNA测试机床所得到的数据。路径自动计算最佳点分布值与摆长半径等优化参数。精加工时同样使用MachineDNA，可得到比传统加工更好的精加工表面质量与精度（见图1）。

3 结语

Vortex旋风铣非常适合加工难切削材料并在深孔（腔）加工中有很大的技术突破。在加工中刀具与工件始终保持在最佳的接触角度，整个切削过程都在等体积，稳载荷的环境下進行，相比于传统的加工方式，下切步距可达2-3倍的刀具直径，将整体硬质合金刀具的切削能力发挥极致。再结合MachineDNA反馈回来的机床参数，对程序进行优化处理。因此，使用Vortex旋风铣与MachineDNA系统编制出的NC程序，可将CAM软件、刀具和机床三者的潜能最大限度地释放，使加工效率与质量得到较大的提升，解决传统不锈钢深腔加工所没法实现的技术瓶颈。

参 考 文 献

[1] 余靖华.“Vortex 旋风铣系统及其应用分析”[J].机电信息，2015（18）.

[2] 翟万略.数控加工新技术MachineDNA应用探讨[J]. CAD/CAM与制造业信息化，2014（1）.