CNC數控加工,如（rú）何正確選擇走刀方式技巧！

隨（suí）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 係統得（dé）到了廣（guǎng）泛的應用和發（fā）展。CAM 係統生（shēng）成（chéng）的加工（gōng）刀具軌跡（即走刀（dāo）方式）是控製設備（bèi）加工運作的核心，它直接影響加工（gōng）工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床（chuáng）刀具的使用（yòng）壽命等多個方麵，最（zuì）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（xǐ）削過程中工（gōng）藝方法及走刀（dāo）方式的比（bǐ）較（jiào），為如何選擇合適（shì）的走（zǒu）刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀（dāo）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跡規劃（huá）方式。在對同一個（gè）零件加工中（zhōng），多種走刀方（fāng）式都（dōu）可以達到零（líng）件的尺寸及精度要求，但加工效率（lǜ）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（wǎng）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（zǒu）刀。采用單向（xiàng）或（huò）往複走刀，從加（jiā）工（gōng）策略來說都是行切走刀。因此根據加工（gōng）策略的不同，走刀方式又可分為行切、環切（qiē）和其他特殊方式（shì）。通常使用的（de）是行切和（hé）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（tóng）時（shí）其切削表麵質量也好於環切（qiē）加工。然而，當複雜的（de）平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，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）具與凸台發生幹涉，或者為使刀具回（huí）至剩餘未加工區域（yù）， 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，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌（guǐ）跡主要由一係列與（yǔ）某一固定方向平行的直線段（duàn）組成，計算（suàn）簡（jiǎn）單。適用於簡單型（xíng）腔精加工或去除大餘量的粗加工（gōng）。如圖1—往複行（háng）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（qǔ）線組成，能保證刀具切削零件時保持相（xiàng）同的（de）切削狀態。由於環切加工是通過連續偏置構造當前環（huán）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加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走（zǒu）刀（dāo）方式的（de）因（yīn）素

1、工件自（zì）身的形狀及幾何要素：工件（jiàn）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（zhì）等方麵。這是工件本身固有的特性，是（shì）屬於不可變化的因素，但卻是決定走刀方式（shì）的根本因素。

2、工藝（yì）路線：工藝路線是實（shí）現加工目的的直接過程（chéng），是走刀方式選擇的直接依據。工藝路（lù）線決定了（le）加工域的（de）先後順序，島嶼的合並及拆分，粗加工（gōng）、半精加工、精加工的劃分等。實現目標的工藝路線有多種（zhǒng），這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決（jué）定走刀（dāo）方（fāng）式的因素之一（yī），工（gōng）件材料是直（zhí）接的加工對象，並不直接影（yǐng）響走刀方式，但會對（duì）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（dāo）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，同時對可選毛坯（pī）的工（gōng）件（jiàn），利用毛坯大小、形狀的不同，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（de）走刀方式。

4、工件的裝夾及緊（jǐn）固方式：工件（jiàn）的裝夾及緊固方式也間接影響（xiǎng）走刀方式，如（rú）壓板產生的新“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：刀具（jù）的選用包括刀具材（cái）料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數等，這些參數決定了刀具與工件接觸的麵積大小和頻率，因而決（jué）定（dìng）了單位時間裏切削材（cái）料的體積大小和機床負荷，其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時間的長短。而其中對（duì）走刀方式產生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於選（xuǎn）取不同直徑的刀具，會影響殘留區域的大小，造成加工軌跡的變化，導致走刀方式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜的平麵（miàn）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（huì）產生附加的抬刀動作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種（zhǒng）附加（jiā）抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加（jiā）工的效率。因此（cǐ），如何最（zuì）大限度地減少這種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（qū）域按加工（gōng）需（xū）要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬刀發生在各子區域之間，同時根據走刀（dāo）方式對這些加工（gōng）子區域合並或（huò）分割，甚至於忽略。這（zhè）種不同的加工域選擇，既減少了抬刀（dāo）次數又不會使加（jiā）工（gōng）軌跡的相對變長，同時可對新區域采用（yòng）最合（hé）理的走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀方（fāng）式的合理選擇

1、基本選擇原則

選擇走刀方式時（shí）要考慮兩點：一是加工（gōng）時（shí）間的長（zhǎng）短（duǎn），二是加工餘量是否均勻。一般來說（shuō），環切方式是基於工件形狀的走（zǒu）刀方式，加工餘量較均勻。而選用行切方式的（de）加工餘量較不均勻，若希（xī）望行切（qiē）加工（gōng）後留下較均勻的餘量，通（tōng）常（cháng）需要增加圍繞邊界的環切刀軌。若忽略餘（yú）量不均勻（yún）性要求，行切走刀的刀軌（guǐ）長度（dù）通常（cháng）是比較短的；若考慮餘量的不均勻性（xìng）而增加（jiā）環切刀軌，當加工區域邊界（jiè）較長（如多島嶼（yǔ）情況），則圍繞（rào）邊（biān）界（jiè）的（de）環切（qiē）刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀軌一（yī）般會比環切刀（dāo）軌長（zhǎng）。行（háng）切走刀刀位容易計算（suàn），占用內存少，但抬刀次數較多。采用環形（xíng）刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏（piān）置（zhì）並清（qīng）除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定（dìng）了加工的走刀方式。根據加工客體的不同，可將（jiāng）工件簡單的分成平（píng）麵（miàn）形（xíng）腔類和自由（yóu）曲麵類。平麵形腔類一般采用行切方式加（jiā）工，由於該類工件多為毛坯整體掏（tāo）銑加工（gōng）成型，如（rú）盒體、基座（zuò）等零件，加工餘量較大，采用行切方式有（yǒu）利於發（fā）揮（huī）機床的最大進給速（sù）度，提高加工效（xiào）率，同時其切削表麵質量也好於（yú）環切加工。

自由曲麵類一般（bān）采用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄件或（huò）由規則形狀加工成型，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。

3、根據加工（gōng）策略選擇

零件的加工常分為粗加工、半精加工、精加工三個加工階段，有時還有光整加工階段，合理劃分（fèn）加工階段（duàn）是保證加工精度所必須的。傳（chuán）統加工方式因機床功能相對單（dān）一，所以工（gōng）藝（yì）路線中可較（jiào）明顯地看出各個階段的界線，但數控銑（xǐ）削加工方式下這個界線相（xiàng）對模（mó）糊，而且可（kě）能會有揉合的情況(如粗（cū）加工階段（duàn）有精加工的內容，精加工（gōng）階段也可能有粗（cū）加工的痕跡)，從保證加工質（zhì）量考慮（lǜ），數控加工（gōng）時加工階段的劃分也是需要的，但為了（le）減少裝夾時間和簡化走刀動作等，如何（hé）確定各階段的加工內容，考慮的問題可能（néng）與傳統加工工藝有些不同。

粗加工的主要目標是追求單位時間內的材料去除率，並為半精加工準備工件的幾何輪（lún）廓。 故多采用行切方式或複（fù）合方（fāng）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（biǎo）麵精加工餘量均勻。故多采用環切方式。精加工的主要目（mù）標是（shì）獲得幾（jǐ）何尺寸、形狀精度（dù）及表麵質量符合要求的工件。應根據（jù）工件的幾何特征對（duì）內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方（fāng）式。

4、根據編程策略選擇

編（biān）程時確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;應盡量縮短加工（gōng）路線，減（jiǎn）少刀（dāo）具空程移動時間；應使數值計算簡單，程序段數（shù）量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形腔類采用（yòng）行切方式（shì）劃（huá）分加工域（yù），以（yǐ）減少抬刀次數；自由曲麵（miàn）類環切方（fāng）式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編程（chéng）的選擇，可通過加大（dà）毛坯外形，將不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（yòng）環切（qiē）加（jiā）工的自由曲麵改用行切方式去大餘量，以提（tí）高（gāo）加工效率。