CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代製造（zào）加工技術（shù）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（zhǎn）。CAM 係統生成的加工刀（dāo）具軌跡（即走刀方式）是控製設（shè）備加工運作的核心（xīn），它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度（dù）、總體加工時間、機床刀具的使用（yòng）壽命等多個（gè）方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不（bú）同（tóng）特點，及影（yǐng）響其選擇的部（bù）分因素（sù）的分（fèn）析，並且針對銑（xǐ）削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何（hé）選擇合適的走刀方式提供了（le）參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基（jī）本概念

數控加工中，走刀方式是指刀具（jù）完成工件切削（xuē）時（shí）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（kě）以達到零件的尺寸（cùn）及精度要求，但加工效（xiào）率卻（què）不相同。

2、走刀（dāo）方式的分類

走刀方式可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複合走（zǒu）刀是（shì）前三種的混合走刀。采用單向或往複走刀，從加工策略來說都（dōu）是行切（qiē）走（zǒu）刀。因此根據加工策略的不同，走刀方式又可分為行切、環切和其他特殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有利（lì）於發揮機（jī）床的最大進給速度，同時其切削表麵質量也好於環切（qiē）加工。然而，當複（fù）雜的平麵型腔帶（dài）有多個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，常常會產（chǎn）生附加（jiā）的抬刀動（dòng）作， 即在刀具軌跡某處，或者（zhě）為避免（miǎn）刀具與凸台發生幹涉，或者為使刀具回（huí）至剩餘未加（jiā）工區域， 就要讓刀具抬起，使之距加工平麵有一定高度，再平移至另外一刀具軌跡起始處（chù），然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主（zhǔ）要由一係列（liè）與某一固定方向平行的直線段組成，計算（suàn）簡單。適（shì）用於簡單型（xíng）腔精加工或去除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似的（de）路徑走刀（dāo），由一組封閉曲線組成，能保證刀具切削零（líng）件時保持相同的切削狀態。由於環切加（jiā）工（gōng）是（shì）通過連續偏置構造當前環形軌跡圖來計算下一條環形軌跡，計算複（fù）雜且耗時。適用於複雜型腔及曲麵的加工。如（rú）圖2 —環切刀軌。

二（èr）、影響走刀方式的因素

1、工（gōng）件自（zì）身的形狀及幾何（hé）要（yào）素：工（gōng）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（děng）方（fāng）麵。這是工件本身固有的特（tè）性，是屬於不（bú）可變化的因素，但卻是決定走刀方式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的直接過（guò）程，是（shì）走刀方式選擇的直接依據。工藝路線決定了加工域的先後順序，島嶼的合並及（jí）拆分，粗加工、半精加工、精加工（gōng）的劃分等。實現目標的工藝路線（xiàn）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（cái）料也是決定走刀方式的因（yīn）素（sù）之一，工件材料是直接的加工（gōng）對象，並不直接影響走（zǒu）刀方式，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（zǒu）刀方式。工件毛（máo）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（pī）的工件，利用毛（máo）坯大小、形狀的不同，會改變裝夾方式、加（jiā）工域的重新分配（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（jǐn）固方式：工件的裝夾及緊固方式也間接（jiē）影響（xiǎng）走刀方（fāng）式，如壓板（bǎn）產生的新（xīn）“島嶼”的影響，緊固力（lì）對切削用（yòng）量（liàng）影響而導致走（zǒu）刀（dāo）方式的改變，振動對走刀方式影響。

5、刀具的選用：刀具（jù）的選（xuǎn）用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具（jù）齒數等，這些參數決定了刀具與工件接觸的麵積大小和頻率（lǜ），因而決定了單位時間裏切削材料的體積大小和機床負荷，其耐（nài）磨程度與（yǔ）刀具（jù）壽命則決定了切削時間的長短。而其中對走刀方式產生（shēng）直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於（yú）選取（qǔ）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，導致走刀方式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過（guò）程中，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（chǎn）生附加的抬刀動作；對於環切則會使加工軌跡加（jiā）長（zhǎng）。這種附（fù）加（jiā）抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因此（cǐ），如何（hé）最大限度地（dì）減少這種狀況的次數就是（shì）我們所關注的一個主要問題。

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（shēng）在（zài）各子區域之間，同時根據（jù）走刀方（fāng）式對這些加（jiā）工子區域合並或分割，甚至於忽略。這種（zhǒng）不同的加工域選擇，既（jì）減少了抬刀（dāo）次數又不會使加工軌（guǐ）跡的相對變長，同時可（kě）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（xuǎn）擇

1、基本選擇原則

選（xuǎn）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（shuō），環切方式是基（jī）於工（gōng）件形狀的走（zǒu）刀方式，加工餘量較均勻。而選用（yòng）行切方式的加工餘量較不均勻，若希（xī）望行切（qiē）加工（gōng）後留下較均勻的（de）餘量（liàng），通常需（xū）要增加圍繞邊界的環切刀軌。若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切刀軌，當（dāng）加工區域（yù）邊界較（jiào）長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環切（qiē）刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀軌（guǐ）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，但抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需要（yào）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

工件外形特征決（jué）定了加工（gōng）的走刀方式。根（gēn）據（jù）加工客體的不同，可將工件簡單（dān）的分成平麵形腔（qiāng）類和自由（yóu）曲麵類。平（píng）麵形腔類一般（bān）采用行（háng）切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏（tāo）銑加工成型，如盒體、基（jī）座等零件，加工餘量（liàng）較大，采用行切方式（shì）有利於發揮機（jī）床的最（zuì）大進給速度，提高加工效率，同時（shí）其切削表麵質量也好於（yú）環切加工。

自由（yóu）曲麵類一般采用環切加工，主要是由於曲（qǔ）麵多為鑄件或由規則形狀加（jiā）工成型（xíng），餘量分布不（bú）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，更能逼近曲麵的真（zhēn）實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的（de）加（jiā）工常分為粗加工、半精加（jiā）工、精加工（gōng）三（sān）個加（jiā）工階段，有時還有光整加工階段，合（hé）理（lǐ）劃分加工階段是（shì）保證加工精度所必須的。傳統加工（gōng）方式因機床（chuáng）功能相對單一，所以工藝（yì）路線中可較明顯地看出各個階段的界（jiè）線，但（dàn）數（shù）控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且可能會有揉合（hé）的（de）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（cū）加工的痕跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時加工階（jiē）段的劃分也（yě）是需要的，但為了減少裝（zhuāng）夾（jiá）時間和（hé）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（kě）能與傳統（tǒng）加工工藝有些不（bú）同。

粗加工的主要目標是追（zhuī）求單位時間內的材料去除率，並為半精加工準備工（gōng）件的幾何輪廓。 故多采用行切方（fāng）式或（huò）複合方式進行層切。半精加工的主要目標（biāo）是使工件輪廓形狀平整，表麵精（jīng）加工餘量均勻。故多采用環切方式（shì）。精加工的主要目標是獲得幾（jǐ）何尺寸、形狀精度及（jí）表麵（miàn）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（háng）切方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根據編（biān）程策（cè）略（luè）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）工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量（liàng）縮短加工（gōng）路線，減少刀具空（kōng）程（chéng）移動時間（jiān）；應使數（shù）值計（jì）算簡（jiǎn）單，程（chéng）序段數量少，以（yǐ）減少編程工作量。一般而言（yán），對於平麵形腔類采用行切方式劃分（fèn）加工域，以減少抬刀次數（shù）；自由曲麵類環切方式逼近（jìn）形狀。毛坯形狀的選用大小會影（yǐng）響編程的選擇，可通過加（jiā）大毛坯（pī）外（wài）形，將不易（yì）裝（zhuāng）夾的外（wài）形加工轉化為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加工的自由曲麵改用行切方（fāng）式去大（dà）餘量（liàng），以提高加工（gōng）效率。