​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（xì）統生成的加工刀具軌跡（即（jí）走刀方式）是控製設（shè）備加工運（yùn）作的核心，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機（jī）床刀具的使用壽命等多個方麵，最終決定生產效率（lǜ）。

本文通過對（duì）走刀方式的不同特點（diǎn），及影響（xiǎng）其（qí）選擇的部分因素的分析，並且（qiě）針對銑削過程中工藝方（fāng）法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方（fāng）式的基本概念

數控加工中，走刀方式是（shì）指刀具完成工件切（qiē）削時的軌（guǐ）跡（jì）規（guī）劃（huá）方（fāng）式。在對同一個零（líng）件加（jiā）工中，多種走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要（yào）求，但加工效率卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀方式可化分為4類：單（dān）向走刀、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複合走刀（dāo）是（shì）前三種的（de）混合走刀。采用單向或（huò）往複走（zǒu）刀（dāo），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、環切和其他特殊方式（shì）。通（tōng）常使用的是行切（qiē）和環切。

行切方式（shì）加工，有利於發（fā）揮機床的最大進給速度，同時其切削（xuē）表麵質量也好於環切加工（gōng）。然而，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多（duō）個內輪廓時，常常會產生附（fù）加的抬刀動作（zuò）， 即在刀具軌跡某處，或者為避免刀具與（yǔ）凸（tū）台發生幹涉，或者為使刀具回至剩餘未（wèi）加（jiā）工區域， 就要（yào）讓刀具抬起，使之距加工平麵有一定（dìng）高度，再平（píng）移至另外（wài）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要由一係列與某一固定方向平行（háng）的直線段組成，計算簡單。適（shì）用於簡單型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（jù）沿著邊界輪廓相（xiàng）似的（de）路徑走刀（dāo），由一組封閉曲線組成，能保證（zhèng）刀（dāo）具切削零件時保持相同的切削狀態。由於環切（qiē）加工是通過連續偏置構造當前（qián）環形軌跡圖來計算下一條環形軌跡，計算複雜且耗時。適用於（yú）複雜型腔及曲麵的加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式（shì）的因素

1、工件（jiàn）自身的形狀及幾何要素：工（gōng）件自身的形狀及幾何要（yào）素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置（zhì）等方麵（miàn）。這是（shì）工件本身固（gù）有的特（tè）性，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、工藝路線：工藝路線是（shì）實現加工目的的直接過程，是（shì）走刀方（fāng）式選（xuǎn）擇的直接依據。工藝路線決（jué）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（gōng）、精加工的劃分等。實（shí）現目標的工藝（yì）路線有多種，這就決（jué）定了走（zǒu）刀方式的不同選擇。

3、工（gōng）件（jiàn）材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工（gōng）件材料是直接的加工（gōng）對（duì）象，並不直接（jiē）影響走刀（dāo）方式，但會對刀具材料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和大（dà）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，利用毛坯大小、形狀的不（bú）同，會改變裝（zhuāng）夾（jiá）方式、加工域的（de）重新分配等影響加工策略，導致采取不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工（gōng）件的裝夾及緊固方式（shì）也間接（jiē）影響走刀方式，如壓（yā）板產生的新“島嶼”的（de）影響，緊固力對切削用量影響而導致走刀方式的改變，振動對走刀（dāo）方（fāng）式（shì）影（yǐng）響。

5、刀具的選用：刀具的選用包括刀具（jù）材料、刀具（jù）形狀、刀（dāo）具長度、刀具齒數等，這些參數（shù）決定了刀具與工件（jiàn）接觸的（de）麵積大小（xiǎo）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荷，其耐磨程度與刀具壽命則（zé）決定了切削時間的長短。而其中對走刀方式產生直接影響的是刀（dāo）具大小（即直徑（jìng））。由於選（xuǎn）取不同（tóng）直徑的刀具，會影響殘留區域的大小，造成（chéng）加工軌跡的變化，導致走刀（dāo）方式的不同。

6、加（jiā）工域選擇：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有多（duō）個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，對於行切常常會產生附加的抬刀動作；對於環（huán）切則會使加工軌（guǐ）跡加長。這種附加抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的（de）效率。因此，如何最大限度（dù）地減少這種狀況的次數就是我（wǒ）們所關注的一個主要問題。

把整個（gè）切削區域按（àn）加工需要分成若幹子區域，分別加（jiā）工各（gè）子區域，抬（tái）刀發生在各（gè）子區域之間，同時根據走刀方式對這些加（jiā）工子（zǐ）區域（yù）合並或分割，甚至於忽略。這種不同的加工域（yù）選擇，既減少了抬刀次數又不會使加工軌跡的相對（duì）變長，同時（shí）可對新區域采用最合理的走刀（dāo）方（fāng）式，提高了加工效率（lǜ）。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本選擇原則

選擇走（zǒu）刀方式時要（yào）考慮兩（liǎng）點：一是加工時間（jiān）的長短，二是加工餘量是否（fǒu）均勻。一般來說，環切（qiē）方式是基於工件形狀的走刀（dāo）方式，加工餘量較均（jun1）勻。而選用行切方式的加工餘量較不均勻，若希望行切加工後（hòu）留下較均勻的餘量，通常需要增加圍繞邊（biān）界的環（huán）切刀軌。若忽略（luè）餘量不均勻性要求，行切走刀的刀（dāo）軌（guǐ）長度通常是（shì）比較短的；若考慮餘量的不均勻性而（ér）增（zēng）加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環切刀軌對總的加工時間影響（xiǎng）比較明顯，行切刀軌（guǐ）一般（bān）會比環切刀（dāo）軌長。行切走刀刀位容易（yì）計算，占用（yòng）內（nèi）存少，但抬（tái）刀次數較多（duō）。采用環（huán）形刀軌時，則需要（yào）多次對（duì）環邊界進行偏置並清除（chú）自（zì）交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定了加工的走刀方（fāng）式。根據加工客體的不同（tóng），可將工件簡單的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平（píng）麵形腔（qiāng）類一般采用行切方式加工，由於（yú）該類工件多為毛坯整體掏銑加工成型，如盒體、基座等零件，加工餘量較大，采用行切方式有利於發揮機（jī）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切加工（gōng）。

自由曲麵類一般采用環切加工，主要是由於曲麵（miàn）多為鑄件或由規則形狀加工成型，餘量分布（bù）不均勻，同時曲麵對型麵精度要（yào）求（qiú）較高；其次是環（huán）切加工（gōng）與行（háng）切方式相比具有良好的曲麵加工特性，更能逼（bī）近曲麵的真實形（xíng）狀（zhuàng）。

3、根據加工策略選擇

零件的加（jiā）工常分為粗加工、半精加工、精加工三個（gè）加工階段，有時還有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地（dì）看出各個階段（duàn）的界線，但數控銑削加工方式（shì）下這個界（jiè）線相對（duì）模糊，而（ér）且可能會有揉合的情況(如粗加工階段有精加工的（de）內容，精加工（gōng）階段也可能有粗加工的痕跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時加工（gōng）階（jiē）段的劃分也是需（xū）要的，但為了減少裝夾時間和（hé）簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統加工工藝有些不同（tóng）。

粗加工（gōng）的主要目（mù）標是追求單位時間（jiān）內（nèi）的材料去除率，並為半精加工準備工件的幾（jǐ）何輪廓。 故多采用（yòng）行切方式或複合方式進行層切。半精加工（gōng）的主要目（mù）標（biāo）是（shì）使工件輪廓形狀平整，表麵（miàn）精加工餘量均勻。故多（duō）采用環切方式。精加工的主要目標是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合（hé）要求的（de）工件。應根據工件的幾何特征對內部采用行切方（fāng）式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主要有：應能保證（zhèng）零件的加工精度和表麵粗糙度的要求（qiú）;應盡量（liàng）縮短加工路線，減少刀具空程移動時間；應使數值計算簡（jiǎn）單，程序段數量少，以減少編（biān）程工作量。一般而言，對於平麵形腔類采用行切方式劃分加工域，以減少抬刀次（cì）數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會（huì）影響編程（chéng）的選擇，可通過加大毛坯外形，將不（bú）易裝夾的外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（qǔ）麵改（gǎi）用行切方式去大餘量，以（yǐ）提高加工（gōng）效率。