​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技（jì）巧！

隨著現代製造加工（gōng）技（jì）術的不斷發展，數控加工設備和其配套的CAM 係統得到（dào）了廣泛的應用和發展。CAM 係（xì）統（tǒng）生成的加工（gōng）刀具軌跡（即走刀方式）是（shì）控製設備加工運作的核心，它（tā）直接影響加工工件的精度（dù）、表（biǎo）麵粗糙度（dù）、總體加（jiā）工時間（jiān）、機床刀具的使（shǐ）用（yòng）壽（shòu）命等多個方麵，最終決定生產效率。

本文（wén）通過對走刀方式的（de）不（bú）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（bǐ）較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參考依（yī）據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基（jī）本概念

數控加工中，走刀方式是指刀（dāo）具完成（chéng）工（gōng）件（jiàn）切削時的軌跡規劃方式（shì）。在（zài）對同一個零件加工中，多種走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要（yào）求，但加工效（xiào）率（lǜ）卻不相同。

2、走（zǒu）刀方式的分類

走刀（dāo）方式可化（huà）分為4類：單向（xiàng）走刀、往複走（zǒu）刀、環切走刀和（hé）複合走刀。複合走刀（dāo）是前三種的混合走刀。采（cǎi）用單（dān）向或往複走刀，從加工策略來說都是行切走（zǒu）刀（dāo）。因此（cǐ）根據（jù）加工策（cè）略的不同，走刀方式又可分為行（háng）切、環切和其他特殊方式。通（tōng）常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有（yǒu）利於發揮機（jī）床的最大進給速度，同時其切削（xuē）表麵質量也好於環切加工。然而，當複（fù）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（jù）與凸（tū）台發（fā）生幹涉，或（huò）者為使刀具回至剩餘未加工區域， 就（jiù）要讓刀具抬起（qǐ），使之距加工平麵有一定高度，再平移至另外一刀具軌（guǐ）跡起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要（yào）由一係列與（yǔ）某一固定方向平行的直線段（duàn）組成（chéng），計算簡單。適用於簡單型腔精加工或去除大餘（yú）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（kuò）相似（sì）的路徑走刀，由一組（zǔ）封閉曲線組成，能保證刀具切削零件時（shí）保持相同的切削狀態。由於環切加（jiā）工是通過連續（xù）偏置構造當前環形軌跡圖來計算下一條環形軌跡，計算（suàn）複雜且耗時。適用於複（fù）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：工件自身的形狀及幾何要素包（bāo）括（kuò）加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這是工件本身固有的特性，是屬於不（bú）可變化的因（yīn）素，但卻是決定走刀方式的根本因（yīn）素。

2、工（gōng）藝路線：工藝路線是實現加工目的的（de）直接過程（chéng），是走刀方式（shì）選擇的直接依據。工藝路線決定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（děng）。實現目標的工藝路線有多種，這就決定了（le）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式的因素之一，工件材料是直接的加（jiā）工對（duì）象（xiàng），並不直接影響走刀方式，但會（huì）對刀具材料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀方式。工件毛（máo）坯的（de）形狀和（hé）大小等會造（zào）成工件（jiàn）各部分的加工餘量分（fèn）配是否均勻，同（tóng）時對可（kě）選毛坯的工件，利（lì）用毛坯大小、形狀的不同，會改變（biàn）裝夾方式、加工域（yù）的重新分配等影響加工策略，導致采取不同的走刀方（fāng）式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝夾及（jí）緊固（gù）方式也間接影響走（zǒu）刀方式，如壓板產生的（de）新“島嶼”的影響，緊固力對切削用量影響而導致走刀（dāo）方（fāng）式的改變，振動對走刀方式影（yǐng）響。

5、刀具（jù）的選用：刀具的選用包括刀具材料、刀具（jù）形狀、刀具長度（dù）、刀具齒數等，這些（xiē）參數決定了刀具與工件接觸的麵積大小和頻率，因而決（jué）定了單位時間裏（lǐ）切削材料的體積大小和機床負荷，其耐磨程（chéng）度與刀具壽命則決定了切削時間的長短（duǎn）。而其中對走刀方式產（chǎn）生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於選取不（bú）同直徑的刀具，會影響殘留區域的大小（xiǎo），造成加工軌（guǐ）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（zhōng），當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，對於行切常常會產生（shēng）附（fù）加的抬刀動作；對於環切則會使加（jiā）工軌跡加長。這種附加抬（tái）刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因（yīn）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題。

把（bǎ）整個切削區域按（àn）加工需要分成若幹子區域，分（fèn）別加工各子區域，抬刀發生在各子區域之間，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。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相對變長，同時可（kě）對新區域采（cǎi）用最合理的走刀方式（shì），提高了加工效率。

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）考慮兩點：一是加工時間的長短，二是加（jiā）工餘量是否均勻。一般來說，環切（qiē）方式是基於工件形狀的走（zǒu）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（jiā）工後留下較均勻的餘（yú）量（liàng），通常需要增加（jiā）圍繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不均（jun1）勻性要求，行切走刀的刀軌長（zhǎng）度通常是比（bǐ）較短的；若考（kǎo）慮（lǜ）餘量的不均勻性而增加環切（qiē）刀軌，當加工區域邊界較長（如多島嶼情況），則（zé）圍繞邊界的（de）環切刀軌（guǐ）對總的加工時間影響（xiǎng）比較明顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長。行切走刀刀位容易計（jì）算（suàn），占用內存少，但抬刀次（cì）數較多。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環。

2、根據外形特征選擇

工（gōng）件外形特（tè）征（zhēng）決定了加工的走刀方（fāng）式。根據加工客體（tǐ）的不同，可（kě）將工（gōng）件簡單的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形腔類一般采用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑（xǐ）加工成（chéng）型，如盒體、基座等零件（jiàn），加工餘量較大，采用行切方式有利於發揮機（jī）床的最大進（jìn）給速（sù）度，提（tí）高加工效率（lǜ），同時其切削表麵質量也好於環切加（jiā）工。

自由曲麵類一般采（cǎi）用環切（qiē）加（jiā）工（gōng），主要是由於曲（qǔ）麵多為鑄件或由規則形狀加工（gōng）成型，餘量分布不均勻，同時（shí）曲麵對型（xíng）麵（miàn）精度要（yào）求較高；其次是環（huán）切加工與行切方式相比具有良好（hǎo）的曲麵加工特（tè）性，更能逼近曲麵的（de）真實形（xíng）狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加工常分為粗加工、半精（jīng）加工、精加工三個加工階段（duàn），有時還有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工（gōng）精度所必須的。傳統加工方式（shì）因機床功（gōng）能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出（chū）各個階段的界線，但數控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且可（kě）能會有揉合（hé）的情（qíng）況(如粗（cū）加工階段有精加工的內容，精加（jiā）工階段也可能有粗加工的痕跡)，從保（bǎo）證（zhèng）加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要（yào）的，但為（wéi）了減少裝夾時間和簡化走刀動（dòng）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不同。

粗加工的主要目標是追求單（dān）位時間內的材料去除率，並（bìng）為半精加工準備工件的幾何輪廓（kuò）。 故多采用行切方式或複合方式進行層切。半（bàn）精加工的主要目標是使工件輪廓形（xíng）狀平整，表麵精（jīng）加工餘量均勻。故多采用（yòng）環切方式。精加工的主（zhǔ）要目標是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量（liàng）符合要求的工（gōng）件。應根據工件的幾何特征對（duì）內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根（gēn）據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主要有：應能保證零件的加（jiā）工精度（dù）和表麵粗糙度的要求;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（xù）段數量少，以減（jiǎn）少編程工作量。一般而言，對於平（píng）麵形腔類采用行切方式劃分加工域（yù），以減少抬刀次（cì）數（shù）；自（zì）由曲麵類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影（yǐng）響編（biān）程（chéng）的選擇，可通過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉化為（wéi）易裝夾（jiá）的（de）行（háng）切（qiē）方式形腔加工；或將用環切（qiē）加工的自由曲麵改用行切方式去大餘量，以提高加（jiā）工效率。