​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著（zhe）現代製造加工技術的不斷發展，數（shù）控加工設備（bèi）和其配套的CAM 係統得到（dào）了廣泛（fàn）的應用（yòng）和發展。CAM 係統生成的（de）加工刀具（jù）軌跡（即走刀方（fāng）式）是控製設備加工運（yùn）作的核心，它直接影響加工工件的精（jīng）度、表麵粗糙度、總體（tǐ）加工時間、機床刀具（jù）的使用壽命等多（duō）個方（fāng）麵，最（zuì）終決定（dìng）生產效率。

本文通過對走刀（dāo）方（fāng）式的不同特點，及影響其選擇的（de）部分因素的分析，並且針對銑（xǐ）削（xuē）過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀（dāo）方式

1、走刀方式的基本概念（niàn）

數控加工中，走刀方式（shì）是指刀具（jù）完成工（gōng）件切削時的軌跡規劃方式。在（zài）對（duì）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（jí）精度要求，但加工效率卻不（bú）相同。

2、走刀方（fāng）式的分類

走刀方式可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複（fù）合走刀是前（qián）三種的混合走刀。采用單（dān）向或（huò）往複走刀，從加工策略來說都是行（háng）切走刀。因此根據加工策略的不同，走刀方式又可分為行切、環切和其（qí）他特（tè）殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有利於發揮機床的最大（dà）進給（gěi）速度，同時其切削表麵質量也好於環切加工。然而（ér），當複雜的平麵型（xíng）腔帶有多（duō）個凸台從而形成多（duō）個內輪（lún）廓時，常常會產生附加的抬刀動（dòng）作， 即在刀具軌跡某處，或（huò）者為避免刀具（jù）與（yǔ）凸台發生幹涉，或者為使刀具回至剩餘未加工區域（yù）， 就要讓刀具抬起（qǐ），使之距加工平麵有一定高度，再平移（yí）至另外一刀（dāo）具軌跡起始（shǐ）處，然（rán）後繼續切削動作。

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

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似的路徑（jìng）走刀，由一組封閉曲線組成，能（néng）保證刀具切削（xuē）零件時保持相（xiàng）同的（de）切削狀態。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（zá）且耗時。適用於複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（shēn）的形狀及幾何要素（sù）：工件自（zì）身的（de）形狀（zhuàng）及幾何要素包括加工域（yù）的幾何形狀、島嶼的大小和位置等（děng）方麵。這是工（gōng）件本身固有的特性，是屬於不（bú）可變化的因（yīn）素，但卻是決定（dìng）走刀方式的根本因素。

2、工藝路線（xiàn）：工藝路線是實現加工目的（de）的直接過程，是走刀方（fāng）式選擇的直接依據。工藝路線決（jué）定（dìng）了加工域的先後順序，島嶼的合並及拆分，粗加工、半（bàn）精加工、精加工的劃分等（děng）。實現目（mù）標的工藝路線有多種（zhǒng），這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方（fāng）式的因素（sù）之（zhī）一，工件材料是直接的加工對象，並不直接影響走刀方式（shì），但會對刀具材料（liào）、大小、加工方式等選用產生影響，從（cóng）而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和大小等（děng）會造成工件各部分的加工餘量分配是否均勻，同時對可選毛坯（pī）的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會改（gǎi）變裝夾方式（shì）、加工域的重新分配等影響（xiǎng）加工策略，導（dǎo）致采取不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及緊固（gù）方式：工件的裝夾及緊固方式也間接（jiē）影響走刀方式，如（rú）壓（yā）板產生的（de）新“島嶼”的影響，緊固（gù）力對切（qiē）削（xuē）用（yòng）量影響而導致走刀方式的改變，振動對走刀方式（shì）影響（xiǎng）。

5、刀具的選用：刀具的（de）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（jué）定了刀（dāo）具與（yǔ）工件接觸的（de）麵積大小和頻率，因而決定了單位時間裏切削材料的體積大小和機床（chuáng）負荷，其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時間的長（zhǎng）短。而其中（zhōng）對走（zǒu）刀方式產生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於選取不同直徑的刀具，會影響殘留區域的大小，造成加工軌跡的變化，導致走刀方式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有（yǒu）多個凸台從而形（xíng）成多個內（nèi）輪廓時，對於行切常常會產生附加的抬刀動作；對於環切則會使加（jiā）工軌跡加長。這種（zhǒng）附加抬刀動作（zuò）或加工軌跡加長，則會嚴重降（jiàng）低切削加工的效率。因此，如何最（zuì）大限度地減少這種狀況的次數就（jiù）是我們所關注的一個主（zhǔ）要問題。

把整個切削區（qū）域按加工需（xū）要分成若幹子區域，分別（bié）加工（gōng）各子區域，抬刀發（fā）生在各子區域之間，同時根據走刀方式對這些加工子區域合並（bìng）或分割，甚至於忽略。這種不同（tóng）的加工域選擇，既減少了抬刀次數又不會使加工軌跡的相對變長，同時可對新區（qū）域采用最合理的走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀方式的合理（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（shì）否均勻。一般來說，環切（qiē）方式是基於（yú）工（gōng）件形狀的走刀方式，加工餘量較均勻。而選用行切方式的加工餘量較不均勻，若希望行（háng）切加工後留下較均勻的餘量（liàng），通常需要增加圍（wéi）繞邊界的（de）環切（qiē）刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切（qiē）走刀的刀軌長度通常是比較（jiào）短的（de）；若考慮餘量的不均勻性（xìng）而（ér）增加（jiā）環切刀軌，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（jiā）工時間影響比較（jiào）明顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長。行切走刀刀位容易計算，占用內存少，但抬刀次數較多（duō）。采用環形刀軌時，則需要（yào）多次對環邊界進行偏置並清除自（zì）交環。

2、根據（jù）外形特征選擇

工（gōng）件外形（xíng）特征（zhēng）決定了加工的走刀方式（shì）。根據加工客體的不同，可（kě）將工件簡（jiǎn）單的分成平麵形（xíng）腔類和自由曲麵類。平（píng）麵形腔類一般采用（yòng）行切方式加（jiā）工，由於該類工件多為毛坯整體（tǐ）掏銑加工成型，如盒體、基座等（děng）零件，加（jiā）工餘量較大，采用行切（qiē）方（fāng）式有利於發（fā）揮機床的最大進給速度（dù），提高加工效率，同時（shí）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件或由規則形狀加工成型，餘量分布不（bú）均勻，同時曲麵（miàn）對型麵精度要求較高；其次是環切加工與行切方式相比具有良好的（de）曲麵加工特性，更能逼（bī）近曲麵的真實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的（de）加工常分為粗加（jiā）工、半精（jīng）加工、精（jīng）加（jiā）工三個加工（gōng）階段，有時還有光整加工階段，合理（lǐ）劃分加工階段是保證加工精度所必須的。傳統加（jiā）工方式（shì）因機床功能相對單一，所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（shì）下這個界線相對模糊，而且（qiě）可能會有揉合的情況(如粗加工（gōng）階段有精加工的內容，精加（jiā）工階段也可（kě）能有粗加工的痕跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝（zhuāng）夾時間和簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統加（jiā）工工藝有些不同。

粗加工的主要目標是追（zhuī）求單位時間內的材料去除率，並為（wéi）半精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采用行切方（fāng）式（shì）或複合方（fāng）式進行層切。半精加工的主要目標是使工件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量均勻。故多（duō）采用（yòng）環切方式。精加工的主要（yào）目標是獲（huò）得（dé）幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合要求的工件。應根據工件的幾何特（tè）征對內部采（cǎi）用行（háng）切方式，對邊緣及（jí）接合處采用環切（qiē）方式。

4、根據編程策略選擇

編（biān）程時確定走刀方式的原（yuán）則主要有：應能保證（zhèng）零件的加工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短加工（gōng）路線，減少刀具（jù）空（kōng）程移動時間；應使數值計算簡（jiǎn）單，程序（xù）段數量少（shǎo），以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形腔（qiāng）類采用行切方式（shì）劃分加工域，以減少抬刀次數；自由（yóu）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（chéng）的選擇，可通過加（jiā）大毛（máo）坯外形（xíng），將不易裝夾（jiá）的（de）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（gōng）的自由曲麵改用行切方式去大餘量，以提高加工效率。