刀具切削軌跡的執行速度(進給速度)對加工質量、加工效率和刀具壽命有很大影響。本期就和大家聊聊進給速度控制這一話題。
1. 曲線加工的進給偏差
決定加工進給率大小的基本因素是刀具每齒切削的鐵屑厚度h。它應當與刀具能力、工件材料、加工工況相匹配。當刀具和走刀路徑不變，這個基本因素h可通過係數轉化為每齒進給量fz。如果在曲線加工時刀具軌跡執行直線加工的進給率vf=fz×z×n(其中z為刀具有效齒數、n為主軸轉速)，刀具周邊實際切削鐵屑厚度並不等於上述設計值，可能導致故障和加工質量不良。為保證刀具周邊刃口實際切削的鐵屑厚度合理，需要對軌跡進給進行優化調整。下面以型腔(內圓弧)加工為例進行說明。
2. 進給優化計算和調整
通過下面的公式將加工進給進行優化，得到軌跡程式設計進給vf。
3. 曲線進給優化指令
根據上述原理，西門子數控系統提供以下指令，自動控制進給優化策略：
3.1 刀具中心恆定進給
指令：cftcp 刀具中心恆定進給，不進行曲線進給優化；
3.2 刀沿恆定進給
指令：cfc 刀沿恆定進給優化，內圓弧降低刀具中心軌跡進給，外圓弧增大刀具中心軌跡進給。
系統復位預設方式，可使用下面引數更改復位後預設方式(下圖)；
3.3 僅內圓弧刀沿恆定進給
指令：cfin 僅內圓弧刀沿進給恆定優化，內圓弧軌跡進給降低，外圓弧軌跡進給不變，以控制加工質量。
4. 進給優化應用舉例
例如sinumerik operate型腔銑削粗加工迴圈中預設採用的是不帶半徑補償的cftcp模式。而對於圓形腔的側壁精加工預設使用優化的cfc模式。
對於外圓弧(如凸台加工)，進給優化原理和計算方法是類似的。例如，使用指令cfc加工的凸台，為了保證周邊刀沿切削進給合理，刀具中心軌跡的實際進給速度將按比例增大。
下面以直線接圓弧軌跡為例，說明上述進給優化策略。(刀具直徑=20mm)
可以看出，優化後在加工介面顯示的仍然是程式中編寫的名義進給率f和倍率旋鈕控制的進給倍率，實際插補軌跡執行速度的變化可以通過系統變數的監控看出來。
5. 設定進給的執行方式——可程式設計進給特性
上述優化策略指令指定了各段插補軌跡的名義執行速度。但由於這些軌跡段之間存在速度的變化，這就涉及到另一問題，以何種方式控制這些速度變化的實現。如果在軌跡段間產生速度突變，可能造成加工振動、工件表面痕跡等問題。
5.1 程式設計指令：
fnorm:進給值段內位移有效。初始設定，模態有效。
flin:進給值段內線性變化。從當前值線性變化到指定值，然後模態值有效。可以和g93、g94 組合使用。
fcub:軌跡速度變化曲線以樣條平滑連線。樣條開始和前乙個進給值相切，結束和後乙個進給值相切，與 g93 和 g94 一起作用。可根據工件曲度持續平滑速度曲線，沒有加速度急動，以完成均勻的表面加工。
f=fpo…: 軌跡速度變化：從當前值開始到程式段結尾的進給率曲線通過多項式定義。 此後終值將作為模態值有效。
5.2 程式設計示例和說明：
進給多項式 f=fpo 和進給樣條 fcub 應始終以恆定切削速度 cfc方式執行。這樣可生成無急動的設定進給率曲線，實現曲線平滑加工。
此外，在軌跡速度控制上還有其他一些指令和引數來實現不同的功能。如：加速模式、軌跡速度平滑、軌跡插補動態響應模式等。
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