CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代（dài）製（zhì）造加工技術的不斷發（fā）展，數控（kòng）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（dāo）方式）是控製設備加工運作的核心，它直接影響加工工件的（de）精度、表麵粗糙度、總體加工時間（jiān）、機（jī）床刀（dāo）具的使用壽命等多個方麵，最（zuì）終決定生產效率。

本文（wén）通（tōng）過對走刀方式的不同（tóng）特點，及影響其（qí）選（xuǎn）擇的部分（fèn）因素（sù）的分析，並且針對銑削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走（zǒu）刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本（běn）概念

數控加工中，走（zǒu）刀方式是指刀具完成工件切削時（shí）的軌跡規（guī）劃方式。在對同一個零件加工中，多種（zhǒng）走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要求，但加工效率卻不相（xiàng）同。

2、走刀方式的分類

走（zǒu）刀方式可化分為4類：單向走刀（dāo）、往複走刀、環（huán）切走刀和複合走（zǒu）刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用（yòng）單向或往複走刀，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（fāng）式又可分為行切、環切和其（qí）他特殊方式。通常使用的是行（háng）切和（hé）環切。

行切方式（shì）加工，有利於發揮機床（chuáng）的最大進給速度，同時（shí）其切削表（biǎo）麵質量也好（hǎo）於環切加工（gōng）。然而，當（dāng）複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，常常（cháng）會產生附加的抬刀動作， 即在（zài）刀具軌跡某處，或者為避免刀（dāo）具與凸台（tái）發生幹涉，或者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（píng）麵有一（yī）定高度，再平移（yí）至另外一（yī）刀具軌跡起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由一係列（liè）與某一固定方向平行（háng）的直線（xiàn）段組成，計算簡單。適用於簡（jiǎn）單型腔精加工或去除大餘（yú）量的粗加工。如（rú）圖1—往複行切刀軌。

環（huán）切加工中刀具（jù）沿著邊界（jiè）輪（lún）廓相似的路徑（jìng）走（zǒu）刀，由一組封閉曲線組成（chéng），能保證刀具切（qiē）削零件時保持（chí）相（xiàng）同的切削狀態。由（yóu）於環（huán）切加工是通過連續偏置構造（zào）當前環形軌跡圖來（lái）計算下一條環形軌跡，計算（suàn）複雜且耗（hào）時。適用於複雜型腔及曲麵的（de）加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀（dāo）方式的因素（sù）

1、工件自（zì）身的形（xíng）狀及幾何要素：工件自身的形狀及幾何要素（sù）包括加工域（yù）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，是屬於不可變化的因素，但卻是決定（dìng）走刀方式的（de）根本因素。

2、工藝路線：工（gōng）藝路線是實現（xiàn）加工目的的（de）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順序，島嶼的合並（bìng）及拆分，粗加工、半（bàn）精加工、精加工的劃分等。實現目（mù）標的（de）工藝路線有多種，這就決（jué）定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀（dāo）方式的因素之一，工件材料（liào）是直接的加工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材料、大小、加工方式等選用產生（shēng）影響，從而間接影響走刀方式。工件毛坯（pī）的形狀和大小等會造成工件各部分（fèn）的加工（gōng）餘量分配是否均勻，同時對（duì）可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會改變裝（zhuāng）夾（jiá）方式、加工域的重新分配等（děng）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式：工件的裝夾及緊固方式也間接影響走刀方式，如（rú）壓板產生的新“島嶼”的影響，緊固力（lì）對切（qiē）削用量影響而導致走刀方式的改變，振動對走（zǒu）刀方式影響。

5、刀具的選用：刀具（jù）的選用（yòng）包括刀具材料、刀具形狀（zhuàng）、刀具長度、刀具齒數等，這些參數決定了刀具與（yǔ）工件接（jiē）觸（chù）的麵積大小和頻率，因而（ér）決定了單位時間裏切削材料的（de）體積大小和機（jī）床負荷，其耐（nài）磨程度（dù）與刀具壽命則決定了切削時間的長短。而其中對走刀方式產生直接（jiē）影響的是（shì）刀具（jù）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（dà）小，造（zào）成加工軌跡的變化，導致（zhì）走（zǒu）刀方式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜的（de）平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個（gè）內輪廓時，對於行切常（cháng）常會產生附加的抬刀動作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種附加抬刀（dāo）動作或加工軌跡（jì）加長（zhǎng），則會嚴重降（jiàng）低（dī）切削加工的效率（lǜ）。因此（cǐ），如何最大限度地減少這種（zhǒng）狀況的次數就是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（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，同時根據走刀方式對這些加（jiā）工子區域合並或分割，甚至於忽略。這種不同的加工域選（xuǎn）擇，既減少了抬刀（dāo）次數又（yòu）不會使加工軌（guǐ）跡（jì）的相對變長，同時可對新區域采用最合理（lǐ）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（běn）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（fǒu）均（jun1）勻。一般來說，環切方式是基於（yú）工件形狀的走刀方式，加（jiā）工餘量較（jiào）均勻。而（ér）選用行切方式的加工餘量較不均勻，若希望行切加工後留（liú）下較均勻的餘量，通常需要增加圍繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走刀的刀軌（guǐ）長度通常是比較短的；若（ruò）考慮餘量的不均（jun1）勻性而增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如（rú）多島嶼情（qíng）況），則圍繞邊界的環（huán）切刀軌對總（zǒng）的加工時間影響比較明顯，行切刀軌一般會（huì）比（bǐ）環切刀軌（guǐ）長。行切走刀刀位容易計算，占用內存（cún）少，但抬刀次數較多。采（cǎi）用環形刀軌時，則需要多次（cì）對環邊界（jiè）進行偏置並清除（chú）自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定了（le）加工的走刀方式。根據加工客體的不同，可將工件簡單的（de）分成平麵（miàn）形腔類和（hé）自由（yóu）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加工成型，如盒體（tǐ）、基座等零件，加工餘量較大，采（cǎi）用行切方式有利於發揮機（jī）床（chuáng）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切加工（gōng）。

自由（yóu）曲麵（miàn）類一般（bān）采（cǎi）用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄件或由規（guī）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（qiú）較高；其次是環切加工與行切方式相比（bǐ）具（jù）有良好的曲麵加工特性，更能（néng）逼近曲麵的真實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加工常分（fèn）為粗加工（gōng）、半精加工、精加工三個加工階段（duàn），有時還（hái）有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因（yīn）機床（chuáng）功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削加工方式下（xià）這個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況(如（rú）粗加工階段有精加工的內（nèi）容，精加工（gōng）階段也可能（néng）有粗加工的痕（hén）跡)，從保證加（jiā）工質量考慮，數控加工時加工階段的劃（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不同。

粗加工（gōng）的主要目標是追求單位時間（jiān）內的材料去除率，並（bìng）為半（bàn）精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采用行切方（fāng）式或複合方式進行層切。半（bàn）精加工的主要目標是使工件（jiàn）輪廓形（xíng）狀平整（zhěng），表麵精加工餘（yú）量均（jun1）勻。故多采用環切方式。精（jīng）加工的（de）主要目（mù）標是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵（miàn）質量（liàng）符合要求的工件。應根據工件的幾何特（tè）征對內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時（shí）確（què）定走刀方式的原則主要有：應能保證零件的加工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短（duǎn）加工路線，減少刀具空程移動時間（jiān）；應使數值計算簡單，程序段數量少，以（yǐ）減少編程工（gōng）作量。一般而言，對於平麵形腔類采用行切方式劃分加工域，以（yǐ）減少（shǎo）抬刀次數；自由曲麵類環切方式（shì）逼近形狀。毛坯形狀的（de）選用大小會影響編（biān）程（chéng）的選擇，可通過加大毛坯外形，將（jiāng）不易裝（zhuāng）夾的（de）外形（xíng）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（qǔ）麵改用行切方式去大餘量，以提高加工效率。