​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方（fāng）式技巧！

隨著現代製造（zào）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（zhǎn）。CAM 係統生成的加工刀（dāo）具軌跡（即走刀（dāo）方式）是（shì）控製（zhì）設備加工運作的核心，它直接影響加工工件的精（jīng）度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽（shòu）命等多（duō）個方麵（miàn），最終決定生產效率。

本（běn）文通過（guò）對走（zǒu）刀方式的不同特點，及影響其選擇的部分因（yīn）素的分（fèn）析，並且針對銑削過（guò）程中工藝方（fāng）法及走刀方式的比較，為（wéi）如何選擇合適的走刀方式（shì）提供了參考依據。

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成工件切削時的軌跡規劃方式。在（zài）對同一個零件加工中，多種走刀方（fāng）式都可以達到零（líng）件（jiàn）的（de）尺寸及精度要求，但加工效率卻不相同。

2、走刀（dāo）方式的分類

走（zǒu）刀方式可化分為4類：單（dān）向走刀、往複走（zǒu）刀、環切走刀和複合走刀。複合走刀是（shì）前三（sān）種的混合走刀。采用單（dān）向或往複走刀，從加工策略來說都是（shì）行切走刀。因此（cǐ）根據加工策略的不同，走刀方式又可分為行切、環切和其他（tā）特殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有利於發（fā）揮（huī）機床的最大進給速度，同時其切削表麵質（zhì）量（liàng）也好於環切加工。然而，當複雜的平麵型腔帶有多個（gè）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，或者為避免刀（dāo）具與凸台發生幹涉，或者（zhě）為使刀具回至剩餘未（wèi）加工區（qū）域， 就要讓刀具抬（tái）起（qǐ），使之距加工平麵有一定高度，再平移（yí）至另外一（yī）刀具軌（guǐ）跡起始處，然（rán）後繼續切削動作。

行切加（jiā）工刀具（jù）軌跡主要由一係列與某一固定方向平（píng）行的（de）直線段組（zǔ）成，計算簡單。適用於簡單型腔精加工或去（qù）除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加工中刀具沿（yán）著邊界輪廓相似的路徑走刀，由一組封閉曲線（xiàn）組成，能（néng）保證（zhèng）刀具（jù）切削零（líng）件時（shí）保持（chí）相同的切（qiē）削狀態。由於（yú）環切加工是通過連續偏（piān）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（shí）。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（jiàn）自身的形狀及幾何要素包（bāo）括加（jiā）工（gōng）域的幾何形狀（zhuàng）、島嶼的（de）大（dà）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，但卻是決定走刀（dāo）方式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現（xiàn）加工目的的直接過程（chéng），是走刀方式選擇的直接依據（jù）。工藝路線決定了加工域（yù）的先後順（shùn）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有多（duō）種，這就決定了走刀方式的不同選（xuǎn）擇。

3、工件材料：工件材料也是決定（dìng）走（zǒu）刀方式的因素之（zhī）一，工件材料是直接的加工對（duì）象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材料、大小、加工方式（shì）等選用產生（shēng）影響，從（cóng）而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和大（dà）小等會造（zào）成工件各部分（fèn）的加工餘量分（fèn）配（pèi）是否均勻，同時對可選（xuǎn）毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同（tóng），會（huì）改變裝夾方式（shì）、加工域的重新分配等影響加工策略，導致采取不同的走刀方式。

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

5、刀具的選用：刀具的選（xuǎn）用包括刀（dāo）具材料、刀具形狀、刀具長（zhǎng）度、刀具（jù）齒數等，這（zhè）些參數決定了刀（dāo）具與工（gōng）件接觸（chù）的麵積大（dà）小和頻率，因而決定了單位時間裏切削材料的體積（jī）大小和機床負（fù）荷，其耐（nài）磨程度與刀具壽命（mìng）則決定（dìng）了切削時間的（de）長短（duǎn）。而其中對走刀（dāo）方式產生直接影（yǐng）響的是刀具大小（即（jí）直徑）。由於選取不同直徑的（de）刀具（jù），會影響殘（cán）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（zé）：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台（tái）從而形成多個內輪廓時，對（duì）於行切常（cháng）常會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（huì）嚴重降低切削加工的效率。因此，如何最（zuì）大限度地減少這種狀況的（de）次（cì）數就是（shì）我（wǒ）們所關注的一（yī）個主要問題（tí）。

把整個切削區域按加工需要分（fèn）成若幹子區域，分別加工各子區域，抬（tái）刀發生在各子區域之間，同時根據（jù）走刀方（fāng）式對這些加工子區域合並或分割，甚（shèn）至於忽略。這種不同的加工域（yù）選擇，既減少了抬刀次數又不會（huì）使加（jiā）工軌跡的相對變長，同時可對新區域采用最合理的走刀方式，提（tí）高（gāo）了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本（běn）選擇原則

選擇走刀方式時要（yào）考（kǎo）慮兩點（diǎn）：一是加工時間的長短，二是加工餘量是否均勻。一般（bān）來說，環切方式是基於工件形狀的走刀方式，加（jiā）工餘量較均（jun1）勻。而選用行（háng）切方（fāng）式的加工餘量較不均勻，若希望行切（qiē）加工後留下較均勻的（de）餘（yú）量，通常需要增加圍繞邊界的（de）環切刀軌。若（ruò）忽略餘量不均勻性要（yào）求，行切走刀的刀軌長度通常是比較短的；若考慮餘量的不均勻性而增加環（huán）切刀軌，當加工區域邊（biān）界較長（如多島（dǎo）嶼情況），則圍繞邊界的環（huán）切（qiē）刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀（dāo）軌一般會比環切刀軌長。行切走刀刀位容易計算，占用內存（cún）少，但抬刀次數較多（duō）。采用環形刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏置並清除自交（jiāo）環。

2、根據外形特征選擇

工件外形（xíng）特征決定了加工的走刀（dāo）方（fāng）式。根（gēn）據加工客體的不同，可將工件簡單（dān）的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形（xíng）腔類一般采用行切方式加工，由於該（gāi）類工件多為毛坯整體掏銑加工成型，如盒體（tǐ）、基（jī）座等零件，加工餘量較大，采用行切方式有（yǒu）利於發揮機床的最大（dà）進給速度，提高加工（gōng）效率，同時其切（qiē）削表麵質量也好於環切加工。

自（zì）由曲麵（miàn）類一般采用環切加工，主要是由（yóu）於曲麵多為鑄件或由規則形狀加工成型，餘量分布不均勻，同時曲麵對型麵精度要求較高；其次（cì）是環切加工與行切方式相比具有良好的曲麵加工特性，更（gèng）能（néng）逼（bī）近曲麵的真實形狀。

3、根據加（jiā）工（gōng）策略選（xuǎn）擇

零（líng）件的加工常分為粗加工（gōng）、半精加工、精加工（gōng）三個加工階段，有時（shí）還有光整加工（gōng）階段（duàn），合理劃（huá）分加工階段是保證加（jiā）工精度所必（bì）須的。傳統加工方式（shì）因機床（chuáng）功能（néng）相（xiàng）對（duì）單一，所以工藝（yì）路線（xiàn）中可較（jiào）明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削（xuē）加工方（fāng）式下這（zhè）個界線相對模糊，而（ér）且可能會有揉合的情況(如粗（cū）加工階段有精加工的內容，精加工階段也可能有粗加工的痕跡（jì）)，從保證加工質量考慮，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工藝有些（xiē）不同。

粗加工的主要目標是追求單位時間內的材料去（qù）除率，並為半精加工準備工件（jiàn）的幾何輪廓。 故多采用行切方式（shì）或複合方式進行層切。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（yú）量均勻。故多采用環切方式。精（jīng）加工（gōng）的主要目標是獲（huò）得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合（hé）要求的工件。應根據工件的幾何特征對內部采用行切（qiē）方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根據編程策（cè）略選擇

編（biān）程時確定走刀方式的原則（zé）主要有（yǒu）：應能保證零（líng）件的（de）加工精度和表麵粗糙度的要（yào）求（qiú）;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間；應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵（miàn）形腔類采用行切方式劃分加工（gōng）域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛（máo）坯形狀的選用大（dà）小會影響（xiǎng）編程的選擇，可通（tōng）過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉化（huà）為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加（jiā）工的自由曲麵改用行切方式去大餘量，以提高加（jiā）工效率。