CNC數控加工,如（rú）何正確選擇（zé）走刀方式技巧！

隨著現代製造加工技術的不斷（duàn）發展，數控加（jiā）工設（shè）備和其配套的CAM 係統得到了廣（guǎng）泛的應（yīng）用和（hé）發展。CAM 係統生成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製設備加工（gōng）運作的核心，它直接影響加工工（gōng）件的精（jīng）度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀（dāo）具的使用壽（shòu）命等多個方麵，最終決定生產（chǎn）效率。

本（běn）文通過對走刀方式的不同特點（diǎn），及影響（xiǎng）其選擇的部分因素的分析，並且針對銑削過程中工藝方法（fǎ）及走刀方式的比（bǐ）較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參考依（yī）據。

一、走刀方式

1、走（zǒu）刀方式的基本概念

數控加工中，走（zǒu）刀方式是指（zhǐ）刀具完成工件切削時的軌（guǐ）跡規劃方式。在對（duì）同一個零件（jiàn）加工中，多種走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要求，但加工（gōng）效率卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀方式可化分為4類：單向走刀、往複（fù）走刀、環切走刀和複合走刀。複合走刀是（shì）前三種的混合走刀。采用單向或（huò）往複走（zǒu）刀，從加工策略來說（shuō）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（huán）切和其（qí）他特殊方式。通常使用的（de）是行切和環切。

行切方式加工，有利於發（fā）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（de）平麵型腔帶有（yǒu）多個凸台從而形成多個內輪廓（kuò）時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具（jù）軌跡某（mǒu）處，或者（zhě）為（wéi）避免刀具與凸台發生幹涉，或（huò）者為使刀具回（huí）至剩餘未加（jiā）工區域， 就要讓（ràng）刀具抬起，使之距（jù）加工平麵有（yǒu）一定高度，再平移至另外一刀具（jù）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固定方向平行的直線段組成，計算簡單。適用於簡單型腔精（jīng）加工或去（qù）除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加工中刀（dāo）具（jù）沿著邊界（jiè）輪廓相似的路徑走刀，由一組封閉曲（qǔ）線組成，能保（bǎo）證刀（dāo）具切削零件時保持相同的切（qiē）削狀態。由於環切加工是通過連續偏置構造當前環形軌跡圖來計算下一條環（huán）形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複雜型腔及曲麵的加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式的因素

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

2、工藝路線：工藝路線是實現加工（gōng）目的的直（zhí）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，島嶼的合並及拆（chāi）分，粗加工、半精加工、精加工的劃分等。實現目標的工藝路線有多種（zhǒng），這（zhè）就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工（gōng）件材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材料是（shì）直接的加工對象，並不直接影響走刀方式（shì），但會對刀具材料、大小（xiǎo）、加工方式等選用產（chǎn）生影響，從（cóng）而間接（jiē）影響（xiǎng）走刀方式。工件毛坯的形狀（zhuàng）和大小等會造成工件各（gè）部分的加工餘量分配是否均勻，同（tóng）時對可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會改變裝夾方式、加工域（yù）的重新分配等影響加工策略，導（dǎo）致采取不同（tóng）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（fāng）式也間接影響走刀方式，如壓板產生的新“島嶼（yǔ）”的影響，緊固力對切削（xuē）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：刀具的選用（yòng）包括刀具材料、刀具形狀、刀具長（zhǎng）度（dù）、刀具齒數等（děng），這些參（cān）數決定了刀具與工（gōng）件接觸的麵積大（dà）小（xiǎo）和頻率，因而決定了單位時間裏切削材料的體積（jī）大小和機床負荷，其耐磨程（chéng）度與刀具壽命則決定了切削時間的長短（duǎn）。而其（qí）中對走刀方式產生直接（jiē）影（yǐng）響的是刀具大小（即直徑）。由於選取不同直徑的（de）刀具，會影響殘留區域的大小，造成（chéng）加工軌跡的變化，導（dǎo）致走刀方式的不（bú）同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複（fù）雜的平麵型腔帶有多（duō）個凸台從而形成多個內輪廓時（shí），對於行切常常會產生附（fù）加的抬刀動（dòng）作；對於（yú）環切則會（huì）使加工（gōng）軌跡加長。這種附加抬刀動（dòng）作或（huò）加工（gōng）軌跡加長，則會嚴重（chóng）降低切削（xuē）加工的效率。因此，如（rú）何最大限度地減少這種狀況（kuàng）的次數就是我們所關注的一個主要（yào）問題。

把整個切（qiē）削區域按加工需要分成若幹子（zǐ）區域，分別加工各子區域，抬刀發生在各子區域之（zhī）間，同時根據走刀方式對這些加工子區域合（hé）並或分割（gē），甚至於忽略。這種（zhǒng）不（bú）同的加工域選擇，既減少了抬刀次數又不會使加工軌跡的相對變長，同時可對（duì）新區域采用最合理的走刀方式，提高了加工效率。

三（sān）、走（zǒu）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，加工餘量較均勻（yún）。而選用行切（qiē）方式（shì）的加工餘量較不均勻，若希望行切（qiē）加工後留（liú）下較均（jun1）勻的餘量（liàng），通常需要增加圍繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量（liàng）不均勻性要求，行切走刀的刀軌長度通常是比較短的（de）；若考慮餘量的不均勻性而增加環切刀軌，當加工區（qū）域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的（de）環切（qiē）刀（dāo）軌對總的加工（gōng）時間影響比較明顯，行切刀軌（guǐ）一般會（huì）比（bǐ）環切刀軌（guǐ）長。行切走刀刀位（wèi）容易計算，占用（yòng）內（nèi）存少，但抬刀次數較多。采用（yòng）環形刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征（zhēng）選擇

工件外形特征決定了加工的走刀方式。根據加工（gōng）客體的不同，可將工件簡（jiǎn）單的（de）分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形腔類一般采用（yòng）行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑加工成型（xíng），如盒（hé）體、基（jī）座等（děng）零件，加工餘量較大，采用行切方式有利於發揮機床的最大進給速（sù）度，提高加工效率，同時其切削表麵質（zhì）量也好於環（huán）切加工。

自由曲麵類一般采用環切加工，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）麵對型麵精度要求（qiú）較高；其次是（shì）環切加工與行切（qiē）方式相比具有良好（hǎo）的曲麵加工特性（xìng），更能逼近曲麵的真實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的（de）加（jiā）工常分為粗加工、半精加工、精加（jiā）工三個加（jiā）工階段，有時還有光整加工（gōng）階段，合理劃分加工階段是保證加工（gōng）精度所必須（xū）的。傳統加工（gōng）方式（shì）因機床功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出各個（gè）階段的界（jiè）線，但數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）的情況(如粗（cū）加工階段有精（jīng）加工的內容，精（jīng）加工階段也可能有粗加工的痕跡)，從保證加工質量考（kǎo）慮（lǜ），數控加工（gōng）時加工階段的劃分也是需（xū）要的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作（zuò）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（yǒu）些不同。

粗加工的（de）主要目標是追求單位時間內的材料去（qù）除率，並為半精加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（xíng）狀平整，表麵精加工餘量均勻。故多采用環切方式。精（jīng）加工的主要目標是獲（huò）得（dé）幾何尺寸（cùn）、形狀精（jīng）度及表麵質量符合要求的工件。應根據工（gōng）件的（de）幾何特征對內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方（fāng）式（shì）。

4、根據編程策略選擇

編（biān）程時確定走刀方（fāng）式的原則主要（yào）有：應能保證零件的（de）加工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短（duǎn）加工（gōng）路（lù）線，減少刀具空程移動時（shí）間；應使（shǐ）數值計算（suàn）簡單，程序段（duàn）數量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形腔類采用行切方式劃分加工域，以減少抬刀次數；自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轉化為易裝夾的行（háng）切方式形腔加工；或將用環切加工的自由曲麵改用行切方式去大（dà）餘量，以提（tí）高加工效率。