​CNC數控加工,如（rú）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，數控加工設備和其配套（tào）的（de）CAM 係統得到了廣泛的應用（yòng）和發展。CAM 係（xì）統生成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製設（shè）備加工運作（zuò）的核心，它直（zhí）接影響加工（gōng）工件的精度、表（biǎo）麵（miàn）粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽命等多（duō）個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的（de）不（bú）同特點，及影響其選擇的部分因素的分析，並且針對（duì）銑削（xuē）過程中工藝方法（fǎ）及走刀方式的比較（jiào），為如（rú）何（hé）選擇合適的走刀方（fāng）式提供（gòng）了參考依據。

一、走刀方（fāng）式（shì）

1、走刀方式（shì）的基本概念

數控加工（gōng）中（zhōng），走刀（dāo）方式是指刀具完成工件切（qiē）削時（shí）的軌跡（jì）規劃方式（shì）。在對同一個零件加工中，多種走刀方式都可以達（dá）到零件的尺寸及精度要求，但加工效率卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀（dāo）方式（shì）可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單向或往複走刀，從加工策略來說（shuō）都是行切走刀。因此根據加工策略（luè）的不同，走刀方式又可分為行切、環切（qiē）和其他特殊方式。通常使（shǐ）用（yòng）的是行切和環切。

行切方式加（jiā）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。然而，當複雜的平麵型腔帶有多（duō）個（gè）凸台從而形成多個內輪廓時（shí），常（cháng）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（yào）讓刀具抬起，使之距加工平（píng）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某一（yī）固定方（fāng）向平行的直（zhí）線段組成，計算簡（jiǎn）單。適用於簡單型腔精加工（gōng）或去除（chú）大餘量的（de）粗加工。如圖1—往（wǎng）複行切刀軌（guǐ）。

環切加工中刀具沿著邊界（jiè）輪廓相（xiàng）似的路（lù）徑走（zǒu）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。由於環切加工是通過連續偏置構（gòu）造當前環（huán）形軌跡圖（tú）來計算下一條環形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複雜型腔及（jí）曲麵的加（jiā）工。如圖2 —環切刀軌。

二（èr）、影響走刀方式的因素

1、工件（jiàn）自身的形狀及幾何（hé）要素：工件自身的形狀及幾何要素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這是工件本身固有的特性（xìng），是屬於不可變化的因素，但卻是決定走刀方式的根本因素。

2、工（gōng）藝（yì）路線：工藝（yì）路線是實（shí）現加工目的的直接過程，是走刀方式選擇的直接依據。工藝路線決定了加工域的先後（hòu）順序，島嶼的合並及拆分，粗加工、半精（jīng）加工、精加工的劃分等（děng）。實現目標的工藝路線有多種，這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是（shì）決定走刀方式的因素之一，工件材料是直接的（de）加工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材（cái）料（liào）、大小、加工（gōng）方式等（děng）選用（yòng）產生影響，從而間（jiān）接影（yǐng）響走刀方式。工件毛坯的形狀和（hé）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（kě）選毛坯的工件（jiàn），利用毛坯大小、形狀的不同（tóng），會改變裝夾方式、加工域（yù）的重新（xīn）分（fèn）配等影響加工策（cè）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（jiē）影響（xiǎng）走（zǒu）刀方式，如壓板產生的新“島嶼”的影響，緊固力對切削用量（liàng）影響而導致走刀（dāo）方式的改變，振動對走刀方式影響。

5、刀具的選（xuǎn）用：刀具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數（shù）等，這（zhè）些參數決定了刀具與工件（jiàn）接觸的麵積大小和頻率，因而決定了單位時間裏切削材料的體積大小和機床負（fù）荷（hé），其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時（shí）間的長短。而其中對走刀方式產生直接影（yǐng）響的是刀具大小（即直徑）。由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、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從（cóng）而形成多個內輪廓（kuò）時，對於行切常常會產生附加的抬刀動作；對於環切則會使（shǐ）加工軌跡加（jiā）長。這種附加抬刀動作或加工（gōng）軌跡加長，則會嚴重降低切削（xuē）加工的效（xiào）率。因此，如（rú）何最（zuì）大限度地減少（shǎo）這種狀況的次數就是（shì）我們所關（guān）注的一個主（zhǔ）要問題。

把整個切削區域按加工（gōng）需要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬刀發生在（zài）各子區域之間，同時根據走刀方式對（duì）這些加（jiā）工子區域合並或分割，甚至於忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了（le）抬刀次數又不會使加（jiā）工軌跡的相（xiàng）對變長，同時可對新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方式，加工餘量較均（jun1）勻。而（ér）選用行切方式的加工餘（yú）量較不均勻，若（ruò）希望行切加工後留下較均勻的餘量，通常需要增加圍繞邊界的環切（qiē）刀軌（guǐ）。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；若考慮（lǜ）餘量的不均勻性而增加環切刀軌，當加工區域邊界較（jiào）長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環切刀軌對總的加工時間影（yǐng）響比較（jiào）明（míng）顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長。行（háng）切走刀刀位容易計算，占用內存少，但抬（tái）刀次數較多。采用環形刀軌時，則（zé）需要多（duō）次對環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特（tè）征決定了加工的走刀方式。根據（jù）加工客體的不同，可（kě）將工件簡單的（de）分成平麵形腔類和自由曲麵類（lèi）。平麵（miàn）形腔類一般采用行切方式加工，由於該類工件（jiàn）多為毛（máo）坯整體（tǐ）掏銑加工成型，如（rú）盒體、基座等零件，加（jiā）工餘量較大，采用行切（qiē）方（fāng）式（shì）有（yǒu）利於發揮機床的最大進給速度，提高加工（gōng）效率，同時其切削（xuē）表麵質量也好於環切加工。

自由曲麵類一般采（cǎi）用環切（qiē）加工，主要是由於曲麵多為鑄件或由規（guī）則形（xíng）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；其次是環切加工與行切方式相比具有良好的曲麵加工（gōng）特性，更能逼近曲麵的真實（shí）形狀。

3、根據（jù）加工策略選擇

零件的加（jiā）工常分為粗加工（gōng）、半精加（jiā）工、精加工三個加工階（jiē）段，有時還有光整加工階段，合理劃分加工（gōng）階（jiē）段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床功能（néng）相對單一，所（suǒ）以工藝路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但數（shù）控銑（xǐ）削加工方式下這個界線相對模糊（hú），而且可能會有揉合的情況(如（rú）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痕跡（jì）)，從（cóng）保證加工質量考（kǎo）慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要的，但為（wéi）了減少裝夾時（shí）間和簡化走刀動（dòng）作等，如何確定各階段的加工內容（róng），考（kǎo）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位時（shí）間內的材料去除率，並為（wéi）半精加工準備工件的幾何（hé）輪（lún）廓。 故多采用行切方式或複合（hé）方式進行層（céng）切（qiē）。半精加（jiā）工的（de）主要（yào）目標是使工件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量（liàng）均勻。故多采用環切方式。精加工的主要目標是獲得幾何尺（chǐ）寸、形狀精度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（jiē）合（hé）處采用環切方式。

4、根據編程（chéng）策略選（xuǎn）擇

編程時確定走刀方式的原則主要（yào）有：應能保證零件的加工精度和表麵粗糙度的（de）要求（qiú）;應盡量縮短加工路線，減少刀具（jù）空程移動時間；應使數值（zhí）計算簡（jiǎn）單，程序段數量少，以減少編程工作量。一般（bān）而言，對（duì）於平麵形腔類采用行切方式劃分加工域，以減少抬刀次數；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響編程的選擇，可通過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形加工（gōng）轉（zhuǎn）化為易裝夾的行切方式形腔（qiāng）加工；或將用環切加工的自（zì）由（yóu）曲麵改用行（háng）切方（fāng）式（shì）去大餘量，以提高加工效率。