北卡羅萊納大學夏洛特分校(UNCC)的研究人員在尋找一種可靠的粉碎芯片的方法時，可能也粉碎了其他一些東西:在轉彎時生產力的物理極限。調制車削”，他們的切屑破碎技術涉及刀具路徑的振蕩，已顯示出作為一種手段，在車削過程中不引入其他任何改變，提供更高的金屬去除率。

　　郵政破碎機

　　Tony Schmitz教授在UNCC領導這個研究項目，與他一起工作的是機械工程研究生Ryan Copenhaver。這項工作的預期受益者是一家隸屬于美國政府、涉及制造軍事設備的特殊制造設施。由于該設備加工的是放射性材料，切屑破碎是一個至關重要的問題——這或許是機械加工過程中最重要的問題。由于該設備加工的是放射性材料，切屑破碎是一個至關重要的問題——也許是加工過程中最重要的問題。由于存在暴露的危險，操作者無法與加工過程進行交互以清除芯片或更換刀具，因為這些步驟在另一個加工過程中可以很容易地完成。

　　對于一項旨在將放射性工件加工成半球形的車削作業(yè)，該工廠正在尋找一種比使用切削工具的碎屑形式更一致、更可靠的碎屑方法。讓工具反復離開切割--一遍又一遍地斷掉觸點--被認為是解決這個問題的關鍵。

　　前UNCC研究員Scott Smith(現(xiàn)在就職于橡樹嶺國家實驗室)開始了這項工作，他發(fā)現(xiàn)僅通過編程的CNC運動就足以提供路徑上的重復逆轉。他幫助開發(fā)的一個后處理器，根據(jù)程序員所選擇的振幅和頻率，在程序路徑中增加重復的反向。半球形旋轉涉及到X軸和Z軸的插補，反向的路徑遵循相同的插補曲線。芯片斷裂反轉的參數(shù)在每秒0.5到3.0反轉(頻率)的范圍內，典型反轉相當于沿路徑向后退0.005英寸(振幅)。

　　在芯片斷裂效應被證實后，Schmitz博士開始了這項研究。他研究了對表面光潔度的影響，但也探索了超出項目最初目標的其他積極影響。他說:“這些倒轉的幅度和頻率現(xiàn)在是額外的旋鈕，我們可以通過它來影響這個過程?！蓖ㄟ^調整這些旋鈕可以提高生產率。

　　加工與生產率

　　從表面光潔度來看，刀具在切削時后退和前進的光潔度確實比連續(xù)切削的光潔度更粗糙。但重要的是，這種損害是持續(xù)的——這意味著它可以通過持續(xù)的后續(xù)步驟來克服。Schmitz博士和Copenhaver先生在304不銹鋼(放射性材料的緊密替代品)中，研究了“彈簧通道”對改善最終成品的效果。彈簧通道是相同的刀具路徑，使用相同的刀具，不改變位置，允許刀刃去除少量的附加材料。測試包括有和沒有彈簧孔道的連續(xù)切削，有和沒有彈簧孔道的調制車削。到目前為止的研究結果表明，經過調制的車削以及隨后的非調制的彈簧行程可以產生與恒速進料切削一樣好的或幾乎一樣好的光潔度。

　　Schmitz博士說，在所有芯片制造過程中，金屬去除率都受到“波狀再生”現(xiàn)象的限制。這是加工通道在表面留下的波產生切削力變化的趨勢，這種變化放大了與機床和整個加工系統(tǒng)的諧波特性有關的振動。這種自放大效應會導致顫振，在一定的速度和切削深度組合下，會產生足夠大的顫振，從而抑制生產加工，并迅速導致刀具失效。當切削參數(shù)過于激進時，波浪度的再生，往往是這些參數(shù)組合不起作用的主要原因。一組以前可能過于激進的參數(shù)可以變得足夠穩(wěn)定，只要反轉是路徑的一部分，就可以有效地削減。僅僅為了引入調制車削，就可以對刀具路徑進行后處理，因此可以使一組以前過于激進的參數(shù)有效地切割，而不改變刀具、速度、切割深度或標稱進給率。UNCC的研究人員已經證明了這一點，下面的圖表也證明了這一發(fā)現(xiàn):

? ? ?　引入一種新的振蕩，以繞過系統(tǒng)中其他振蕩的限制的技術，超出了當前贊助商的調制車削目標的范圍。制造商想要的是一個安全和可預測的過程，而不是一個生產效率更高的過程。但是其他制造商顯然會將生產效率作為首要任務的。對于他們來說，調制車削通過允許切削參數(shù)的增加而不產生顫振，可以提高現(xiàn)有車削設備的潛在產量。任何數(shù)控車床都有可能使用這種技術來加快切削速度，所以Schmitz博士說，這項研究的下一步是尋找面向生產的贊助商，讓他的團隊進一步探索這一優(yōu)勢，并擴大規(guī)模，以發(fā)現(xiàn)這項技術的局限性。