​CNC數控加工,如何正（zhèng）確選擇走刀方式技巧！

隨著現代製造加（jiā）工（gōng）技術的不斷發（fā）展（zhǎn），數控加工設備和其配套的CAM 係統得到了廣泛的應用（yòng）和發展。CAM 係統（tǒng）生（shēng）成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製設備加工（gōng）運作的核心，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽命等多（duō）個方（fāng）麵（miàn），最（zuì）終決定生產效率。

本文（wén）通過對走（zǒu）刀方式的不同特點，及影（yǐng）響其選擇的部分因素的分析，並且針（zhēn）對銑削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的（de）走刀方式提供了參（cān）考依據。

一、走刀方式（shì）

1、走刀方（fāng）式的（de）基本（běn）概念

數控加工中，走刀方式是指刀具完成工件切（qiē）削時的軌跡規劃方式。在（zài）對同一個零件加工中（zhōng），多種走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要求，但加（jiā）工（gōng）效率卻不相同。

2、走刀方式的分類

走（zǒu）刀（dāo）方（fāng）式可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環切走刀和複（fù）合走刀。複合走刀是前三（sān）種的混合走刀。采用單向（xiàng）或往複走刀，從加工策略來說都是行切走刀。因此根據加工策略的不同，走刀方式又可分（fèn）為行切、環切和其他特殊方式。通常使用的是行切和環（huán）切。

行切方式加（jiā）工，有利於發揮機床的最大進給速度，同時（shí）其切削表麵質量也好於環切加工。然而，當複雜的（de）平麵型腔帶有多（duō）個凸台從而形成多個（gè）內輪廓時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌跡某處，或者為避免（miǎn）刀具與凸台發生（shēng）幹涉，或者為（wéi）使刀具回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬起，使之距加工平麵有一（yī）定高度，再平移至（zhì）另外一刀具軌跡起始（shǐ）處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由一係列與某（mǒu）一固定方向平行的（de）直線段組成，計算簡（jiǎn）單。適用於簡單型腔精加（jiā）工或去除（chú）大餘量的粗（cū）加工。如（rú）圖1—往複行切刀軌。

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似（sì）的路徑走刀，由一組封閉曲線組成，能保證刀具切削零件時保持相（xiàng）同的切削狀態。由於環切加工是通過連（lián）續偏置構造當（dāng）前環形軌跡圖來計（jì）算下一條環形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複（fù）雜型腔及曲麵的加工。如（rú）圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式的因素

1、工件自身的形狀及幾何要素：工件自身的形狀及幾（jǐ）何要素包括加工（gōng）域（yù）的幾何形狀、島嶼的大（dà）小和位置等方麵。這是工件本（běn）身固有的特性，是屬（shǔ）於不（bú）可變化的因素，但卻是決定走刀方（fāng）式的根本因素（sù）。

2、工藝路線：工藝路（lù）線是實現加工目的的直接過程，是走刀方式（shì）選擇的直（zhí）接依據。工藝路線決定了加工域的（de）先後順序，島嶼的合（hé）並及拆分，粗加工、半精加工、精加工的劃分等。實現目標的工藝路線有多種，這就決定了走刀方式的（de）不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材料是直接的加工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和大小等會造（zào）成工件各部（bù）分的（de）加工餘量分配是否均勻，同時對（duì）可選毛坯的工件，利（lì）用（yòng）毛坯大小、形狀的不同（tóng），會改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加（jiā）工策略，導致采取不同的走刀（dāo）方式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件（jiàn）的裝夾及緊固方式也間接影（yǐng）響走刀方式，如壓板產生的新“島嶼”的影響，緊固力對（duì）切削用量影響而導致走刀方式的改變（biàn），振動對走刀方式影響。

5、刀（dāo）具的選用：刀具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數等，這些參數決定了刀具與工（gōng）件（jiàn）接觸的（de）麵積大小和頻率，因而決定了單位時（shí）間（jiān）裏切削材料（liào）的體積大小和（hé）機床（chuáng）負荷（hé），其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時間的長短。而其（qí）中對走刀方式（shì）產生直接影響的是刀具大小（即（jí）直徑）。由於選取不同直（zhí）徑的刀具，會（huì）影（yǐng）響殘留區域的大小，造成加（jiā）工軌跡的變化，導致走刀方式的不同。

6、加工（gōng）域選擇：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而（ér）形成多個內輪廓時，對於行切（qiē）常常會產生附（fù）加的抬刀動作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種附加抬（tái）刀動作或加（jiā）工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀況的次數就是我們所關注的（de）一個（gè）主要問題。

把整個（gè）切削區域（yù）按加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬刀發生在各子區域之間，同時根據（jù）走刀（dāo）方式對這些加工子區域合並或（huò）分（fèn）割，甚至（zhì）於忽略。這種不（bú）同的加工（gōng）域選擇，既減（jiǎn）少了抬刀次數又不會使加工軌跡（jì）的相對變長，同時可對新區域采用最合理的走刀方式，提高了加（jiā）工效率。

三、走刀方式（shì）的合理（lǐ）選擇

1、基本選擇原則

選擇走刀方式時要考慮兩點：一是加工時間的長短，二是加工餘量是否均勻。一般來說，環切方式是基於工件（jiàn）形狀的走刀方式，加工餘量較均勻。而選用行切方式（shì）的加（jiā）工餘（yú）量較不均勻，若希望行切加工（gōng）後留下較均勻的餘量（liàng），通常需要增加圍（wéi）繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不（bú）均勻（yún）性要求，行切走刀的刀軌長度（dù）通常是（shì）比較短的；若考慮餘量的不均勻性而增加環切刀（dāo）軌，當（dāng）加（jiā）工區域邊界（jiè）較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環切刀軌對總的加工（gōng）時間影響比較明（míng）顯，行切刀軌一般會比環切刀（dāo）軌長。行（háng）切走刀（dāo）刀位（wèi）容易計算，占用內存少，但抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需要多次對環邊（biān）界進行（háng）偏置並清除自交環。

2、根據（jù）外形特征選擇

工件外形特征決定了加工的（de）走刀方式。根據（jù）加工客體的不同，可將工件簡單的分成平麵形腔類和（hé）自由曲麵類。平麵形腔類一（yī）般采用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑加工成型，如盒體、基座等零件，加（jiā）工餘量較大，采用行切方式有利於發揮機床（chuáng）的最大進給速度，提高加工效率，同時其切削（xuē）表麵質量也（yě）好於環（huán）切加工。

自由曲麵類一般采（cǎi）用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄件或（huò）由規則形狀加工成型，餘量分布不均勻，同時曲麵對型麵精度要求較高；其次（cì）是環切（qiē）加（jiā）工與（yǔ）行切方式相比具有良好的曲麵加工特性，更能逼近曲麵的真實（shí）形狀。

3、根據加工策略選擇

零件（jiàn）的加工常分為粗加工、半精加工、精加工三個加工階段，有時（shí）還有光整加工階（jiē）段，合理劃分（fèn）加工階段是（shì）保證加工精度（dù）所必須的。傳（chuán）統加工方式因機床功能相（xiàng）對單一，所以工藝（yì）路線中可較明顯地看（kàn）出各個階段的界線，但數控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且（qiě）可能會有（yǒu）揉合（hé）的情況(如粗加工階段有精加工的內容，精加工階段也（yě）可能有粗加工的痕（hén）跡)，從保證（zhèng）加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要的，但為了減（jiǎn）少裝夾時間和簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容，考慮的問（wèn）題可能與傳統加工工藝有些不同。

粗加工的主要目標是追求單（dān）位時間內的材料去除率，並為半精加工準備工件的（de）幾何（hé）輪廓。 故多采用行切方式或複合方式進行層切（qiē）。半精加工的主要目標是使工件輪廓形狀平整，表麵（miàn）精加工餘量均勻。故（gù）多采用環切方式。精加工的主要（yào）目標是獲得幾何尺寸（cùn）、形（xíng）狀精度及表麵質量符合要求的工件。應根據工件的幾何特征對內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確（què）定走刀方式的原則主要有：應能保證零件的加（jiā）工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程（chéng）移動時間；應使數值計算簡單，程序段（duàn）數（shù）量少，以減少編程工作量。一般而言，對於（yú）平麵（miàn）形（xíng）腔類采用行切方式劃分加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編程的選擇，可通過加大（dà）毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉（zhuǎn）化為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加工的自由曲麵改（gǎi）用行切方式去大餘量，以提高加工效率。