​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現（xiàn）代製造加工技術的不斷發展，數控加工設備和其配套的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（kòng）製設備加工運作（zuò）的核心，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽（shòu）命等多個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影響其選擇（zé）的部分因素的分析，並且針對銑削過程中（zhōng）工藝（yì）方法及走刀方式的比較，為如何選擇合（hé）適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀（dāo）方式的（de）基本（běn）概念

數控加工中，走刀（dāo）方式（shì）是指刀具完成工（gōng）件切削時的軌跡規劃方式。在對同一個零件加工中，多種走刀方式都可以達到零件（jiàn）的尺（chǐ）寸及（jí）精度要求，但加工效率（lǜ）卻不相同。

2、走刀方式的分類（lèi）

走刀方式可化分為4類（lèi）：單（dān）向（xiàng）走刀（dāo）、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複合（hé）走刀是前三種的混合走刀。采用單（dān）向或往複走（zǒu）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，走刀方式又可分為行切、環切和其他特殊方（fāng）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進給速度，同時其切削表麵質量也好於環切加工。然（rán）而，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從（cóng）而形成多個內輪廓時（shí），常常會產生附加的抬刀（dāo）動作， 即在刀具軌（guǐ）跡某處（chù），或者（zhě）為避免刀具與凸台發生幹涉，或者（zhě）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度，再平移至另外一刀（dāo）具軌跡起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由一係列與（yǔ）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大餘（yú）量的粗加（jiā）工。如圖1—往複（fù）行切刀軌。

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似的路徑走刀，由一組封閉曲線組成（chéng），能保證刀具切削零件時保（bǎo）持相同的切削狀態。由於環切加工是通過連續偏置構造當前環形軌（guǐ）跡（jì）圖來計算下一條環形軌跡，計算複雜（zá）且耗時。適用於（yú）複雜型腔及曲麵的（de）加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式的因（yīn）素

1、工件自身的形狀及幾何要素：工件自身的形（xíng）狀及幾何要素包括加工域的幾何形狀、島（dǎo）嶼的大小和位置等方麵。這（zhè）是工件本（běn）身（shēn）固有的（de）特性，是屬於不可變化的（de）因素，但卻是（shì）決定走刀方（fāng）式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的直接過程，是走（zǒu）刀方式（shì）選擇的直接依據。工藝路線決定了加工域的（de）先後順序，島（dǎo）嶼的合並及拆分（fèn），粗加工、半精加工、精加工的劃分等。實現目標的（de）工藝（yì）路線有多種，這（zhè）就決定了走刀（dāo）方式的（de）不同選擇（zé）。

3、工（gōng）件材料：工件材料也是決定走（zǒu）刀方式的因素之一，工件材料是直接的（de）加工對（duì）象，並（bìng）不直接影響走刀（dāo）方（fāng）式，但會對刀具材（cái）料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和大小等會造成工件各部分（fèn）的加工餘量分配是（shì）否均勻，同時對可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的（de）不同，會改變裝夾方式、加（jiā）工域（yù）的重新分配等影響（xiǎng）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（gōng）件的裝夾及緊固方式也間接影響走刀方式，如壓板產生的（de）新“島（dǎo）嶼”的影響，緊固力（lì）對切削用量影響而（ér）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（xuǎn）用包括（kuò）刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒（chǐ）數等，這些參數決定（dìng）了刀具與工件接觸的麵積大小和頻率，因而決定（dìng）了單位時間裏切削材料的體積大小（xiǎo）和機床負荷，其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時間的長短。而（ér）其中（zhōng）對走刀方式產（chǎn）生直接影響的是刀具大小（即直（zhí）徑）。由（yóu）於選（xuǎn）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（bú）同（tóng）。

6、加工域選擇：在（zài）銑削過程中（zhōng），當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從（cóng）而形成多個內輪廓時，對於行切常（cháng）常會產（chǎn）生附（fù）加的抬刀動作（zuò）；對於環切則會使加工軌跡加長。這種（zhǒng）附加（jiā）抬刀動作或加工軌跡（jì）加長，則會嚴重降低切削加工的效（xiào）率。因此（cǐ），如何最大限度地減少這種狀況的次數（shù）就是我們（men）所關注的一個主要（yào）問題。

把整個切削區域按加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬刀發生在各子（zǐ）區域之間，同時根據走刀方式（shì）對這些加工子區（qū）域合並或分割，甚至於忽略。這種不同的加（jiā）工域選擇（zé），既減少了抬刀次（cì）數又不會使加工軌跡（jì）的相對變長，同時可對新（xīn）區域采用最合理的走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本選（xuǎn）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（gōng）件形狀的（de）走刀方式，加工餘量較均勻。而選用（yòng）行切（qiē）方式的加工餘量較不均勻，若希望行切加工後留下較均勻的餘量，通常需要（yào）增加圍繞邊界（jiè）的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走刀的刀軌長度通常是比較短的；若考（kǎo）慮餘量的不均勻（yún）性而增加環切刀軌，當加工區（qū）域邊界（jiè）較長（如多（duō）島嶼情（qíng）況），則圍繞邊界的環切刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀軌一般會比（bǐ）環切刀軌長。行切走刀刀位容（róng）易計算，占用內存少，但抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需要多次（cì）對環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征（zhēng）決（jué）定（dìng）了加工的（de）走刀方式。根據加工客體的不同，可將工件簡單的分成（chéng）平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形腔類一（yī）般采用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整（zhěng）體掏銑（xǐ）加工成型（xíng），如盒體、基座等零件（jiàn），加（jiā）工餘量較大（dà），采用（yòng）行切方（fāng）式有利於發（fā）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也好於環（huán）切加工。

自由曲麵類一般采用（yòng）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，餘量分布不均勻，同時曲（qǔ）麵對型（xíng）麵精（jīng）度要求較高；其次是環切加（jiā）工與行切方式相比具有（yǒu）良好的（de）曲麵加工特性（xìng），更能逼（bī）近曲麵的真實形狀（zhuàng）。

3、根據加（jiā）工策略選（xuǎn）擇

零件的加工常分為粗加工、半精加工、精加工三個加工階段，有時還（hái）有光整加工階段（duàn），合（hé）理（lǐ）劃分加（jiā）工階段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床（chuáng）功能相對單一，所以工藝路線中可（kě）較（jiào）明顯地看出各個階段（duàn）的界線，但數控銑削（xuē）加工方式下這個界線相（xiàng）對模糊，而且可能會有揉合（hé）的情況(如粗加工階段有精加工的內容，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（lǜ），數控加工時加工（gōng）階段（duàn）的劃分（fèn）也是需要的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作等（děng），如何確定各階段的加（jiā）工內容，考慮的問題可能與傳統加工工藝有些不同。

粗加（jiā）工的主要目標是追求單位時間（jiān）內的材料去除率，並為半精加（jiā）工準備工件的幾何輪廓。 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件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量均（jun1）勻。故（gù）多采用環（huán）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（jí）接合處采用環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原（yuán）則主要有：應能保證零（líng）件（jiàn）的加工精（jīng）度和表麵粗糙度的要求;應（yīng）盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間；應使數（shù）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（yú）平麵形腔類采用行切方式劃分加工域，以減（jiǎn）少抬刀次數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛坯形狀（zhuàng）的選用大小會影響編程的（de）選擇，可通過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形加工（gōng）轉（zhuǎn）化（huà）為（wéi）易裝夾的行切方式形腔加工（gōng）；或將用環切加工的（de）自由曲麵改用行切方（fāng）式去（qù）大餘量，以提高加工效率。