CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代製造加工技術的不斷發展（zhǎn），數控加工設備和其配套的CAM 係統得（dé）到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成的加工刀（dāo）具軌跡（即走刀（dāo）方式）是控製設（shè）備加工運作的核心，它直接影響加工（gōng）工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床（chuáng）刀具的使用壽（shòu）命等多個（gè）方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及（jí）影響其選擇的部分因（yīn）素的分析，並且針對銑削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參（cān）考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本概念

數控加工中，走刀方式是指刀具完（wán）成工件切削時的軌跡規劃方式（shì）。在對（duì）同一個零件加工中（zhōng），多種（zhǒng）走刀（dāo）方式都可以達到零件的尺寸及精度要求，但加工效率（lǜ）卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀方式（shì）可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環（huán）切走刀和複合（hé）走（zǒu）刀。複合走刀是前三種（zhǒng）的混合走刀。采用單（dān）向（xiàng）或往複走刀，從加工策略（luè）來（lái）說都（dōu）是行（háng）切走刀。因此根據加（jiā）工策略的不同，走（zǒu）刀方式又可分為行切、環切和其他（tā）特殊方式。通常（cháng）使用的是行切和環（huán）切（qiē）。

行切（qiē）方式加工，有利於發揮機床的（de）最大進給速度，同時其切削表麵質量（liàng）也好於環切加工。然（rán）而，當複雜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動作， 即在（zài）刀（dāo）具軌跡某處，或者為避免刀具與凸台發生幹涉，或者為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定高（gāo）度，再平移至另外一刀具（jù）軌跡（jì）起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡（jì）主要（yào）由一係列與某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（chú）大餘量的粗加工。如圖1—往複行（háng）切刀軌。

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似的路徑走刀（dāo），由一組封閉曲線組成（chéng），能保（bǎo）證刀具切削（xuē）零件時保持相同的切削狀態。由於（yú）環切（qiē）加工是通過連續偏置構造當前環形軌跡圖來（lái）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（zì）身的形狀及幾何（hé）要素包括加（jiā）工域的幾何形狀、島（dǎo）嶼的大小和位置等方麵。這是（shì）工件本身固有的特性，是屬於不可變化的因素（sù），但卻（què）是決定走刀方式（shì）的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是（shì）實現加工目的的直接過程（chéng），是走刀方式選擇的直（zhí）接依據。工藝路線決定了加工域的先後順序，島嶼的合並及（jí）拆分，粗加工、半精加（jiā）工、精加工的劃分等。實現目標（biāo）的工藝路線有多（duō）種，這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件（jiàn）材料也是決定走刀方式的因素之一，工（gōng）件材料是直接（jiē）的加工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀（dāo）具材料、大小、加工方式等選用產生（shēng）影響，從而間接（jiē）影（yǐng）響（xiǎng）走刀方式。工件毛坯的形狀和大小等會造成（chéng）工件各部分（fèn）的加工餘量分配是否均勻，同時（shí）對可（kě）選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會改變裝（zhuāng）夾（jiá）方（fāng）式、加工域的重新分配等影響加工（gōng）策略，導致采取（qǔ）不同（tóng）的走（zǒu）刀方（fāng）式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝夾及緊固方式也間接影響走刀方式，如壓板產生的新“島（dǎo）嶼”的影響（xiǎng），緊固力對切削用量影響而導致走刀（dāo）方式（shì）的改變，振動對走刀方式（shì）影（yǐng）響。

5、刀具的選（xuǎn）用（yòng）：刀具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度（dù）、刀具齒數等，這些參數（shù）決定了刀具與工件接觸的麵積大小和頻率，因而決（jué）定了單位（wèi）時間裏切（qiē）削材料的體積大小和機床負荷，其耐磨程度與刀具（jù）壽命則決定（dìng）了切削時（shí）間的長短。而其中對走刀方式產生直接影響的是（shì）刀具（jù）大小（即直徑）。由（yóu）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（jiā）工域選（xuǎn）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）常常會產生附加的抬刀動作；對於環切（qiē）則會使加工軌跡（jì）加長（zhǎng）。這種附加抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重（chóng）降低切削加工的效率（lǜ）。因此，如何最大限度地減少（shǎo）這種狀況的次數就是我們所關注的一個主（zhǔ）要問題。

把整個切削區域按加工需（xū）要分成若幹（gàn）子區域，分別加工各子區域，抬（tái）刀發生在（zài）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（zhǒng）不同的加工域選擇，既減少（shǎo）了抬刀次（cì）數又不會使加工軌跡的相對變長，同時可對（duì）新區域采用最合理的走刀方式，提高了（le）加工效率。

三、走刀方式的合（hé）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（gōng）時間的長短，二是加工餘量是否均（jun1）勻。一般來說，環切方（fāng）式（shì）是基於工件形狀的（de）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，若希望行切加工後（hòu）留下較均（jun1）勻的餘（yú）量（liàng），通（tōng）常需要增加圍（wéi）繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不（bú）均勻性要求，行切走（zǒu）刀的刀軌長度（dù）通常是比較短的；若考（kǎo）慮餘量的不均（jun1）勻性而增加環切刀軌，當（dāng）加工（gōng）區域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的（de）環切刀軌對總的加工時間（jiān）影響比較（jiào）明顯，行切刀軌一（yī）般會（huì）比環切刀軌長。行切走刀刀位容易計算，占用內（nèi）存少，但抬刀次數較多。采（cǎi）用環形刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏置並清除（chú）自交環。

2、根據（jù）外（wài）形特征選擇

工件外形（xíng）特征決定了加工的走刀方式。根據加（jiā）工客體的不同，可將工件簡單的分（fèn）成平麵形（xíng）腔（qiāng）類和自由曲麵（miàn）類。平麵形腔類一般采用（yòng）行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑加工（gōng）成型，如盒體、基座等零件，加工餘量較大，采用行切方式有利於發揮機床的最大進給速度，提高加工效率，同時其切削表麵質量（liàng）也好於環切加工。

自由曲麵類（lèi）一般采用環切加工，主要是由於曲（qǔ）麵多為鑄件或由規則形狀加工成型，餘量分布不均勻，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（xìng），更能逼近曲麵的真（zhēn）實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加工常分（fèn）為（wéi）粗加工、半精加工、精加工三個（gè）加工階段，有時（shí）還有光整加工階段，合理劃（huá）分加工階段是保證加工精（jīng）度所必須的。傳統加（jiā）工方式因機（jī）床（chuáng）功能相對單（dān）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（gōng）方式下這個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況（kuàng）(如粗加工階（jiē）段有精加工的內容，精（jīng）加工階段也可能（néng）有（yǒu）粗加工的痕跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時（shí）加工階段的劃分（fèn）也是需（xū）要（yào）的（de），但為了減少裝夾時間和簡化走刀（dāo）動作等，如何確定各階段的加工內容（róng），考慮的問（wèn）題可能與傳（chuán）統加工工藝（yì）有些不同。

粗加工的主要目標是追（zhuī）求單位時間內（nèi）的材料去（qù）除率，並為（wéi）半精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采用（yòng）行切（qiē）方式或複合（hé）方式進行層切。半精加工的（de）主要目標是使工件輪廓形狀平整（zhěng），表麵精加工餘量均勻。故（gù）多采用環切方式。精加工的主要目標是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量（liàng）符合（hé）要求的工件。應根據工件的幾何特征對內（nèi）部采用行切（qiē）方式，對邊緣及接合處采用環切方（fāng）式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主要有：應（yīng）能保證零件的加工精度和（hé）表麵粗糙度的要求;應盡量縮（suō）短加工路線，減少刀具空程移動時間；應使數值計算簡單，程序段（duàn）數量少，以減（jiǎn）少編程工作量。一般而言，對於平麵形（xíng）腔類采用行切方式劃分加（jiā）工域（yù），以減少抬（tái）刀次數；自由曲麵類環切方（fāng）式逼近（jìn）形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編程的（de）選擇，可通過加（jiā）大（dà）毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉化為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用（yòng）環切加工的自由（yóu）曲麵改用（yòng）行切方式去大餘量（liàng），以提高加工效率（lǜ）。