​CNC數控加工,如何（hé）正確選擇走刀方（fāng）式（shì）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CAM 係（xì）統得到了廣泛的應用（yòng）和發展。CAM 係統生成（chéng）的加（jiā）工刀具軌跡（即走刀方式）是（shì）控製設備加工運（yùn）作的核心，它直接影響加工工件的（de）精度、表麵粗糙度、總（zǒng）體加工時間、機床刀具的使用壽命等多個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影響其選（xuǎn）擇的部分因素的分析（xī），並且針對銑削過程中工藝方法及（jí）走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提（tí）供了（le）參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本概念（niàn）

數（shù）控加工中，走刀方式（shì）是指刀具（jù）完成工件切削時（shí）的軌跡規劃方式。在（zài）對同（tóng）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（gōng）效率卻不相同（tóng）。

2、走刀方式的分類

走刀方式可化分為（wéi）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（hé）走刀。采用單向或往複走刀，從加工策略來說都是行切走刀。因此根據加工策略的不同（tóng），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（huán）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（jiā）工。然而，當（dāng）複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形（xíng）成多個內輪廓時，常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（dāo）具與凸台（tái）發生幹涉，或（huò）者為使刀具回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具（jù）抬（tái）起，使之距加工（gōng）平麵有一定高（gāo）度，再平移至另外一刀具軌跡起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要（yào）由一係列與某（mǒu）一固定方（fāng）向平行的直線（xiàn）段組成，計算簡單。適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。

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似的路徑走刀，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造當前環形軌跡圖來計算下一條環形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複雜型腔及曲麵的（de）加工。如圖（tú）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（hé）要素：工件自身的形狀及幾何要素包括加（jiā）工域的幾何形狀、島嶼的大小和位（wèi）置（zhì）等方麵。這是工件本身固有的特性，是屬於不可變化的因素（sù），但卻（què）是決定走刀方式的根本因素。

2、工藝（yì）路線：工藝路線是實現加（jiā）工目的的直接過程，是走刀（dāo）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（de）合並及拆（chāi）分，粗加工、半（bàn）精加工、精加工的劃分等。實現目標的（de）工藝路線有多種，這就決定（dìng）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方式的因素之一（yī），工件材料是直接的加工對象，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影響，從而間接影響走刀方式。工件毛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（tóng）時對（duì）可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形（xíng）狀的（de）不同，會改變裝夾方式、加工域的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：工件的（de）裝夾及緊固方式也間接影響走刀方式，如壓（yā）板產生的新“島嶼”的影響，緊固力（lì）對切削用量影響而導致走刀方式的改變，振動對走刀方式影響。

5、刀具的選用：刀（dāo）具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長（zhǎng）度、刀具齒（chǐ）數（shù）等，這些（xiē）參數決定了刀具與工件接觸的（de）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荷，其耐磨程度與刀具（jù）壽命則決定了切（qiē）削時間的長短。而其中對走刀方式產生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於選取不（bú）同直徑的刀具，會影響殘留區域的大小，造成加（jiā）工（gōng）軌（guǐ）跡的變化，導（dǎo）致走刀方式的不同。

6、加工域（yù）選擇：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，對於行切常常（cháng）會產生附加（jiā）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（huì）嚴（yán）重降低切（qiē）削加工的效率。因此，如何最大限度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。

把整個切（qiē）削區域按加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬（tái）刀發生在各子區域之間，同時根據（jù）走刀方（fāng）式對這些加工子區域合並或分割，甚至於忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了抬刀次數又不會使加工軌跡的相對變長，同時（shí）可對（duì）新（xīn）區域（yù）采用最合理的走刀方式（shì），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

選擇走刀方式時要考慮兩點（diǎn）：一是加工時間的長短，二是（shì）加工（gōng）餘量是否（fǒu）均勻。一（yī）般（bān）來說，環切方式（shì）是基於工件形狀（zhuàng）的走刀方式，加工餘量較均勻。而（ér）選用（yòng）行切方式的加工餘（yú）量（liàng）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界的環切刀軌。若（ruò）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；若考慮餘量的不均勻性而增加環切刀軌，當（dāng）加工區（qū）域邊界較長（zhǎng）（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比較明顯，行切刀軌（guǐ）一般會比環切刀軌（guǐ）長。行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，則需要多次對環（huán）邊界進行偏置並清除自（zì）交環。

2、根據外形（xíng）特征選擇

工件外形特征決定了加工的走刀方式。根據加工客（kè）體的不同，可將工（gōng）件簡單的分成平麵（miàn）形腔（qiāng）類和自（zì）由曲麵類。平（píng）麵形（xíng）腔類一般采用行切方式（shì）加工，由於（yú）該類（lèi）工件多為毛坯整體（tǐ）掏銑加工成（chéng）型，如盒體、基座等零（líng）件，加工（gōng）餘量較大（dà），采用行切方式有利於發揮機床的最大進給速度，提（tí）高加工效（xiào）率，同時其切削（xuē）表麵質量也好於環切加工。

自由曲麵類一（yī）般采用環切加工，主要（yào）是由於曲麵多為鑄件（jiàn）或（huò）由規（guī）則形（xíng）狀加工成型（xíng），餘量（liàng）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具有良好的曲麵加工特性，更能逼近曲麵的真實形狀（zhuàng）。

3、根據加（jiā）工策（cè）略選（xuǎn）擇

零件的加工常分為粗加工、半精加工、精加工三個加工（gōng）階段，有時還有（yǒu）光整加工階段，合理劃分加工階段是（shì）保證加工精（jīng）度所必須（xū）的。傳統加工方式因機床（chuáng）功能相對單一，所以工（gōng）藝路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削（xuē）加工方式（shì）下這（zhè）個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況(如粗加工（gōng）階段有精加（jiā）工的內容，精加工階段（duàn）也可能有（yǒu）粗加工的痕跡)，從保（bǎo）證加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝夾（jiá）時間和簡（jiǎn）化走刀動作等，如何確（què）定各階段的加（jiā）工內容，考慮的問題可能與（yǔ）傳統加工工藝有些不同。

粗（cū）加（jiā）工的主要目標是追求（qiú）單位時間內的材料去除（chú）率，並為（wéi）半精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采用（yòng）行切方式或複合方式進行層切。半精加工的主要（yào）目標是使（shǐ）工件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量（liàng）均勻。故多采（cǎi）用環切方式（shì）。精加工的（de）主（zhǔ）要目標是獲（huò）得幾何尺寸、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（cǎi）用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根（gēn）據編程策略選擇

編程時確定走（zǒu）刀方式的原則主要有：應能保證零件的加工精度和表麵（miàn）粗（cū）糙（cāo）度的要求;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間（jiān）；應使數（shù）值計算簡單（dān），程序段數量少，以（yǐ）減少編程工作量。一般而言，對於（yú）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（yóu）曲（qǔ）麵類環（huán）切方式逼近（jìn）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（xíng），將不易裝夾的（de）外形加工（gōng）轉化（huà）為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加工（gōng）的自由曲麵改用（yòng）行切方式去大餘量，以提高加（jiā）工效率。