​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技（jì）巧！

隨著（zhe）現代製造加工技（jì）術的不（bú）斷發展，數控加工設備和其配套（tào）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（即走刀方式）是控製設備加工運作的核心，它直接影（yǐng）響加工工件的（de）精度、表麵粗糙度、總體加工時間（jiān）、機床刀具的（de）使用壽命等多個方麵，最終（zhōng）決定生產效率。

本（běn）文通過對（duì）走刀方式的（de）不同特點，及影（yǐng）響其選擇（zé）的部分因（yīn）素的分析，並且針對銑削過（guò）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（jù）。

一、走（zǒu）刀方式

1、走刀方（fāng）式的基本（běn）概念

數控加工中，走刀方式（shì）是指刀具完成工件切削（xuē）時的軌跡規劃方式。在對同一個零件加工中，多種（zhǒng）走刀方式都可以（yǐ）達到零件的尺寸及（jí）精度要求，但加工效率卻（què）不相同。

2、走刀方式的分類

走刀方式可化分為4類：單（dān）向走刀、往複走刀、環切走刀和複（fù）合走刀。複合走刀是前三種的混合走（zǒu）刀（dāo）。采用單向或往複走刀，從加工策略來說都是行切走刀。因此根據加工策略的不同，走刀方（fāng）式又可分為行切（qiē）、環切和其他特殊（shū）方（fāng）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（zuì）大進給速度，同時其切削（xuē）表麵質量也好於環（huán）切加工（gōng）。然而，當複雜的平麵（miàn）型（xíng）腔帶有多個凸台從而形成（chéng）多個內輪廓時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌跡（jì）某處（chù），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（dāo）具抬起，使之距加工平麵有一定高度，再平移至另外一刀具軌跡起始處，然（rán）後繼（jì）續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由（yóu）一（yī）係列與某一固定方向平行的直線段（duàn）組成，計算（suàn）簡單。適用（yòng）於簡單型腔精加（jiā）工或去除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加（jiā）工中刀具沿著邊界輪廓相似的（de）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同的切削狀態。由（yóu）於環切加工是通過連續偏置構造當前環（huán）形軌跡（jì）圖來計算下一條環形（xíng）軌跡，計算複雜（zá）且（qiě）耗時。適（shì）用於複雜型腔及曲麵的（de）加工。如圖2 —環切刀軌。

二（èr）、影響走刀（dāo）方式的因素

1、工件自身的形狀及幾何要素：工件（jiàn）自身的形（xíng）狀及幾（jǐ）何要素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置（zhì）等方麵。這是（shì）工件本身固有的特（tè）性（xìng），是（shì）屬於（yú）不可變化（huà）的因素，但卻是決定走刀（dāo）方式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路（lù）線是實現加（jiā）工目的的直接過程，是走刀方式選（xuǎn）擇的（de）直（zhí）接依據（jù）。工藝（yì）路線決定了（le）加工（gōng）域的先後順（shùn）序（xù），島嶼的（de）合並及拆分，粗加工、半精加（jiā）工（gōng）、精加工（gōng）的劃分等。實（shí）現目標的工藝路線有多種，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（shì）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（cóng）而間接影響走刀方（fāng）式（shì）。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是否均勻，同時對可選毛坯的工件，利用毛（máo）坯大小、形狀的不同，會改變裝夾方式（shì）、加工（gōng）域的重新分配（pèi）等影響加工策略，導致采取不同的走刀方式。

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

5、刀具的選用：刀具的選用（yòng）包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒（chǐ）數等，這些參數決定了刀具與工件接觸（chù）的（de）麵積大小和頻率，因而決定了單位時間裏切削（xuē）材料的體積大小和機床負荷，其耐磨程度與刀具壽命（mìng）則決定了切削時間的（de）長短。而其中（zhōng）對走刀方式產（chǎn）生直接影響的是刀具大小（即直徑（jìng））。由於選取不同直徑的刀具，會影響殘留（liú）區域的大小，造成加工軌跡的變化（huà），導致走刀方式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過（guò）程（chéng）中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個（gè）內輪廓時，對於行切常常會產生附加的抬刀（dāo）動作；對於環切則會使加工軌跡（jì）加長。這種附加抬刀（dāo）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（hé）最大限度（dù）地減（jiǎn）少這種狀況的次數（shù）就是我們所關注的一個主要（yào）問題。

把整（zhěng）個切（qiē）削區域按加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區（qū）域，抬刀（dāo）發生在（zài）各子區域之間，同時根據走刀方式對這些加工（gōng）子區域合並或分割，甚至於忽略（luè）。這種不同的加工域選擇，既減少了抬刀次數又不會使（shǐ）加工軌（guǐ）跡的相對變長，同時可對新區域采用最合理的（de）走刀方式（shì），提（tí）高了加工效（xiào）率。

三、走刀（dāo）方式的合理選擇

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形狀的走刀（dāo）方式，加工餘量較（jiào）均勻。而選用行切方式（shì）的（de）加工餘量較（jiào）不均勻，若希望行切加工後留下較均勻的餘量，通常需（xū）要增加圍（wéi）繞邊界的環切刀軌（guǐ）。若（ruò）忽略（luè）餘量不均勻性要求，行切走刀的刀軌長度通常是比較短的；若考慮餘量（liàng）的不均勻性（xìng）而增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多島（dǎo）嶼（yǔ）情況），則圍繞邊界的（de）環切刀軌對總的加工時間影響比較明（míng）顯，行切刀軌（guǐ）一般會比環切刀軌長。行切走（zǒu）刀刀位容易計算，占用內（nèi）存少，但抬刀（dāo）次數（shù）較多。采用（yòng）環形刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據（jù）外形特征選擇（zé）

工件外形特（tè）征決定了加工的走刀方式。根（gēn）據加工客體的不同，可（kě）將（jiāng）工件簡單的分成平麵形腔類和自由曲麵（miàn）類。平麵形腔類（lèi）一般采用行切方式（shì）加工，由於該類（lèi）工件多為（wéi）毛坯整體掏銑加工成型，如盒體、基座等零件，加工（gōng）餘量較大，采用行切方式有利於發揮機床的最大進（jìn）給速度，提高加工效率，同（tóng）時其切削表麵質量也好於環切加（jiā）工。

自由曲麵類一般（bān）采（cǎi）用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄（zhù）件或由規則形狀（zhuàng）加工成型（xíng），餘量分布不均勻，同時曲麵對型麵精度要求較高；其次是環切加工與行切方式相（xiàng）比具有良好的曲麵加工特性，更（gèng）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、半精加工、精加（jiā）工三個加工階段（duàn），有時還有光整加工階段，合理（lǐ）劃分加（jiā）工階段是保證加工精度所必須的。傳統加（jiā）工方式因（yīn）機床功能相對（duì）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（xuē）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(如粗加工階段（duàn）有（yǒu）精加工的內容，精加工階段也可能有粗加工的（de）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工（gōng）工藝有些不同。

粗加工的主要（yào）目標是追（zhuī）求單（dān）位時間內的材料去除率，並為半（bàn）精加工準備工件的幾（jǐ）何輪廓。 故多采用行切方式或複合方式進行層切。半精加工的主要目標是使工（gōng）件輪（lún）廓形狀平整，表（biǎo）麵精加工（gōng）餘量均勻。故多采用環切方式。精加工的主要目標是獲得幾何尺寸、形狀精度（dù）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（chéng）策略選擇

編程時確定走（zǒu）刀（dāo）方式的原則主要有：應能保（bǎo）證零件的（de）加工精度和表麵粗糙（cāo）度的要（yào）求;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間（jiān）；應使數值計算簡（jiǎn）單，程序段數量少，以減（jiǎn）少編程工作（zuò）量。一般而言，對於平麵形腔（qiāng）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（pī）形狀的選用大小（xiǎo）會影響編（biān）程的選擇，可通（tōng）過（guò）加大毛坯外形，將不易裝（zhuāng）夾的外形加工轉（zhuǎn）化（huà）為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加工的自（zì）由曲（qǔ）麵改用行切方（fāng）式去大（dà）餘量，以提高（gāo）加工（gōng）效（xiào）率。