CNC數控加工,如何正確選擇走刀（dāo）方式技巧（qiǎo）！

隨（suí）著現代製造加工技術的不斷發展，數控加工設（shè）備和其配套的CAM 係統得到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成的加工刀具軌跡（即走（zǒu）刀方式）是（shì）控製設備（bèi）加工（gōng）運作的核（hé）心（xīn），它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加（jiā）工時間、機床刀具的使用壽命等多個方麵，最終決定生（shēng）產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影響其選擇的部分因素的（de）分析，並且針對銑削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合（hé）適（shì）的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式（shì）的基本概（gài）念

數控加工中，走刀方式是指刀具完成（chéng）工件切削時的軌跡規劃方式。在對同一個零件加工中，多種走刀方式都可以達到零件（jiàn）的尺寸及精度要求，但加工效（xiào）率（lǜ）卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀（dāo）方式可化分（fèn）為4類：單向走刀、往複（fù）走刀、環切走刀（dāo）和（hé）複合走（zǒu）刀。複合走刀是前三種的混合走刀（dāo）。采用單向或往複走刀，從加工策略來說都是行切走刀。因（yīn）此根據加工策略（luè）的不同，走刀方式又可分為行切、環（huán）切和其他特殊方式。通常使用（yòng）的是行切和環切。

行切方式加工，有利於發揮機床的最大進給速度，同時其切削表麵質量也（yě）好於環切加（jiā）工。然（rán）而，當複雜（zá）的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，常常會產生附加的抬刀（dāo）動作， 即在刀（dāo）具軌跡某處，或者為（wéi）避免刀具與凸台發生幹涉，或者為使刀具回至剩餘未（wèi）加工區域， 就要讓刀具抬起（qǐ），使之距加（jiā）工平麵有一定高度，再平移（yí）至另外一刀具軌跡起始處，然（rán）後繼續切削動作。

行切加工刀具（jù）軌跡主要由一係（xì）列與某一固定方向平（píng）行的直線段（duàn）組成，計算簡單。適用於簡單型腔精（jīng）加工或去除大餘量（liàng）的粗加工。如圖1—往複行（háng）切（qiē）刀軌。

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

二（èr）、影響走刀方（fāng）式的因素

1、工件自身的形狀及幾何要素：工件自（zì）身的形（xíng）狀（zhuàng）及幾何要素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這是工件本（běn）身固有的特性，是屬於不（bú）可變化的因素（sù），但卻是決定走刀方式的根本因素（sù）。

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

3、工件材料：工件材料也是決定走（zǒu）刀方式（shì）的因素之一（yī），工件（jiàn）材（cái）料是直（zhí）接的加工對象，並不直接（jiē）影（yǐng）響走刀方式，但會對刀具（jù）材料、大小、加工方（fāng）式等選用產生（shēng）影響，從而間接影響走（zǒu）刀方式。工件毛坯的形狀和大小等會造成工件各部分的加工餘量分配（pèi）是否均勻，同時對可選毛坯的工件，利（lì）用毛坯（pī）大小（xiǎo）、形狀的不同，會改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響（xiǎng）加工策（cè）略，導致（zhì）采取不（bú）同的走刀方式。

4、工件（jiàn）的裝夾（jiá）及緊固方（fāng）式：工件的裝夾及（jí）緊固方式也間接影響走刀方式，如壓板產生的（de）新“島（dǎo）嶼”的影響，緊固力對切削用量影響而導（dǎo）致走刀方（fāng）式的改變，振動對（duì）走刀方式影（yǐng）響。

5、刀具的選用：刀（dāo）具的選用包括刀具（jù）材料、刀具形狀、刀（dāo）具長度、刀具齒數等，這些參（cān）數決（jué）定了（le）刀具與工件接觸的麵積大小（xiǎo）和（hé）頻（pín）率，因而決（jué）定（dìng）了單位（wèi）時（shí）間（jiān）裏切削（xuē）材料的體積大小和（hé）機床負荷，其（qí）耐磨程（chéng）度與刀（dāo）具壽命則決定了切削時間的長短。而其中對走刀方式產生直接影響的是刀具大小（xiǎo）（即直徑）。由於選取不同直徑的刀具，會影（yǐng）響殘留區域的大小，造成加工軌跡（jì）的變化（huà），導致走刀方（fāng）式（shì）的不同。

6、加工域選（xuǎn）擇：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔（qiāng）帶有多個凸台從而形成（chéng）多個內輪廓時，對於行切常常會（huì）產生附加的抬刀動作；對於環切則會（huì）使加工軌跡加長。這種附加抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削（xuē）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一個主要問（wèn）題。

把整個切削區域按加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬刀發生（shēng）在各子區域之間，同時根（gēn）據走刀方式對這些加工子（zǐ）區域合（hé）並或分割，甚至於忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了抬刀次數又不會使加工軌跡的（de）相（xiàng）對變長，同時可（kě）對新區域采用最（zuì）合理的走刀方式，提高了加工效（xiào）率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本選擇原則

選擇（zé）走刀方式時要考慮兩點：一是加工時間（jiān）的長短，二是加工餘量是否均勻。一般來（lái）說（shuō），環切方式是基於工件形狀的走刀方式，加工（gōng）餘量較均勻（yún）。而選用行（háng）切方（fāng）式的加工餘量較不均勻（yún），若希望（wàng）行切加工後留下較均勻的（de）餘量，通常需要增加圍繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不（bú）均勻性要（yào）求，行（háng）切走刀的刀軌長度通常是比較短的；若考慮餘量的（de）不均勻性而（ér）增加環切（qiē）刀軌，當加工區域邊界（jiè）較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界（jiè）的環切刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀軌（guǐ）一般（bān）會比環切刀軌長。行切走刀刀位容易計（jì）算，占用內存少（shǎo），但抬刀次數（shù）較多。采用環形刀軌時，則需要多（duō）次對環（huán）邊（biān）界（jiè）進行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形（xíng）特征決定（dìng）了加工的走刀方式。根據加（jiā）工客體的不（bú）同，可將工件簡單的分成平麵形腔（qiāng）類和自由曲麵（miàn）類。平麵形（xíng）腔類一般采用行（háng）切（qiē）方（fāng）式加工，由（yóu）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（liàng）較大，采用行切方式有利於發揮（huī）機床的最大進給速度，提高加工效率，同時其切削表麵質量也好於環切加工。

自由曲麵類一般采用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄（zhù）件或由規則形狀加工成型，餘量分布不均勻，同時曲麵對（duì）型麵精度（dù）要求較高（gāo）；其次是環切加工與行切方式（shì）相比具有良好的曲麵加工特（tè）性，更能逼近曲麵的真實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加工常分為粗加工、半精加（jiā）工、精加工三個加工階段，有時還有（yǒu）光整（zhěng）加工階段，合理劃分（fèn）加工階（jiē）段是（shì）保證加工精度所必須的。傳統加工方式（shì）因機床功能相對單（dān）一，所（suǒ）以工藝路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削加工方式下這個界線相（xiàng）對模糊，而且可能（néng）會有（yǒu）揉合的情況(如（rú）粗加工階段有精加工的內容，精加工階段（duàn）也可能有粗（cū）加工的痕跡)，從（cóng）保證加工質量考慮，數控加（jiā）工時加工階段的劃（huá）分也是需要的，但為（wéi）了減少裝夾時（shí）間和簡（jiǎn）化走刀動作等，如何確定各階（jiē）段的加工內容，考慮的問題可能（néng）與傳統加工工藝有些（xiē）不同。

粗加工的主要目標是追求單位時間內（nèi）的材料去除率，並（bìng）為（wéi）半精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采（cǎi）用行（háng）切（qiē）方式或複合方式進行層（céng）切。半精加工的（de）主要目標是使工件輪廓形狀平整，表麵精加工（gōng）餘量均勻。故多采用環切方式。精加（jiā）工（gōng）的主要目標是獲得幾何（hé）尺寸、形狀精度（dù）及表麵（miàn）質量符合要求的工件。應（yīng）根據工（gōng）件的幾何特征對（duì）內部采用行切方（fāng）式，對邊緣及（jí）接合（hé）處采用環（huán）切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的（de）原則主要有：應能保證零件的加工精度和表麵粗糙（cāo）度（dù）的要求;應盡量縮短（duǎn）加工路線，減（jiǎn）少刀具空程（chéng）移動時間；應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。一般而（ér）言，對於平麵形腔類采用行切（qiē）方式劃分加工域，以減少（shǎo）抬刀次數；自由曲麵類環切（qiē）方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編（biān）程的選擇，可通過加（jiā）大毛坯外形，將不易裝夾（jiá）的外形加工轉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用行切方（fāng）式去大餘量，以提高加工效率。