​CNC數控加工,如何正確選擇（zé）走刀方式技巧！

隨著（zhe）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（hé）發展。CAM 係統生成的加工刀具軌跡（即（jí）走刀方（fāng）式（shì））是控製設備加工運作的核心，它直接（jiē）影響加工工件的（de）精度、表麵粗糙度、總體加工時（shí）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，及影響其選擇的部分因素（sù）的分析，並（bìng）且針（zhēn）對銑削（xuē）過程中工藝方（fāng）法及走刀方式的比較，為如何選（xuǎn）擇合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本概念

數控加工中，走刀方式是指刀具完（wán）成工件切削時的（de）軌跡規劃方式。在對同一個零件加工中，多種走刀方式都可以達到零件的尺寸（cùn）及精度要求，但加工效率卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀（dāo）方式可化分為4類：單向走刀、往複走刀（dāo）、環切走刀和複合走（zǒu）刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單向或往複走（zǒu）刀，從加工策略來說都（dōu）是行切走刀（dāo）。因此（cǐ）根據加工策略的不同，走刀方式又可分為（wéi）行切、環切和其他特殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有利於發揮機床的最大進給速度，同時其切削表麵質量也（yě）好於環切加工。然而，當複雜（zá）的平麵型腔帶有多（duō）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（jí）在（zài）刀具軌跡某處，或者為避免刀具與凸台發生幹涉，或（huò）者（zhě）為使刀具回至剩（shèng）餘（yú）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（xuē）動作（zuò）。

行（háng）切加工（gōng）刀具軌跡主要由一係列（liè）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（qiāng）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（dāo）具沿著邊界輪廓相（xiàng）似的路徑走刀，由一組封閉曲線組成，能保證刀（dāo）具切削零件時保持相同的切（qiē）削狀（zhuàng）態。由於環切加工是通過連續偏置構造當前（qián）環形軌跡圖來計算（suàn）下一條環形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複雜型腔（qiāng）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（xíng）狀及幾（jǐ）何要素包括加工域的（de）幾何形狀、島嶼的大小（xiǎo）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（dàn）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，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（yǔ）的合並（bìng）及拆分，粗加工、半（bàn）精加工、精加工的劃分等。實現目標的（de）工藝路線有多種，這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工（gōng）件（jiàn）材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材料是直接（jiē）的加工（gōng）對象，並（bìng）不直接影響走刀方式，但會對刀具材料、大小、加工（gōng）方式等選用產生影響，從而間接影（yǐng）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（de）加工餘量分配是否均勻，同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（fāng）式、加工（gōng）域的重新分配等影響加（jiā）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：工件的裝夾及（jí）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，緊固力對（duì）切（qiē）削用量（liàng）影響而導致走刀方式的改變（biàn），振動（dòng）對（duì）走刀（dāo）方式影響（xiǎng）。

5、刀具的（de）選用：刀具的選用包括刀（dāo）具材料、刀具形狀、刀具長度、刀（dāo）具齒數等，這些參數決定（dìng）了刀（dāo）具與工件接觸的麵積大小和頻率，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影響的是刀具（jù）大小（即直徑）。由於選取不同直徑的刀具（jù），會影（yǐng）響殘留區域的大小，造成加工軌跡的變化，導致走（zǒu）刀方（fāng）式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過程中（zhōng），當複雜的平麵型（xíng）腔帶有多個凸台（tái）從而形成多個內輪廓時，對於行（háng）切常（cháng）常會產生附加的抬刀動作（zuò）；對於環切則會使加工軌跡加長。這（zhè）種附（fù）加抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴（yán）重降（jiàng）低切削（xuē）加工的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀（zhuàng）況的（de）次數就是我們所關注的一個主要問題。

把（bǎ）整個切削區域按加工需要分成若幹子區（qū）域，分別加工各子區域，抬刀發生在各子區域之間，同時根據走刀方（fāng）式對這些加工子區域合並或分割，甚（shèn）至於忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了抬刀（dāo）次數（shù）又不會使加工軌跡的相對變長，同時可對新區域采用最合理的走（zǒu）刀方式，提（tí）高了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇

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（gōng）件形狀的走刀方式，加工餘量較均勻（yún）。而選用（yòng）行切方式的加工餘（yú）量較不均勻，若希望行切加工後留下（xià）較均勻的餘量，通常需要增加圍繞邊界（jiè）的環（huán）切刀軌。若忽略餘量不均勻（yún）性要求，行切走刀的刀軌（guǐ）長度通常是比較短的；若考（kǎo）慮餘量的不均（jun1）勻性而增加環切刀軌，當加工區域邊界（jiè）較長（如（rú）多島嶼（yǔ）情況），則圍繞邊界的環切刀軌（guǐ）對總的加工時間影響（xiǎng）比（bǐ）較明顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長。行切走刀刀位容易計算，占用內存少（shǎo），但抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需要多次對（duì）環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定了加工的（de）走（zǒu）刀方式。根據加工客體的不同，可將工件簡單的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵（miàn）形腔類一般采用行切方式加工，由於該類工（gōng）件多為毛坯整體掏銑加工成型，如盒體（tǐ）、基座等（děng）零（líng）件，加工餘量較大，采用行（háng）切方（fāng）式有利於發揮機床的最大進（jìn）給速（sù）度，提高（gāo）加工效率，同時其切削表麵質量也好於環切（qiē）加工。

自（zì）由曲麵類一般采用環（huán）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（liàng）分布不均勻，同時曲麵對型麵精度要求較高；其次是（shì）環切加工與行切方式相比具有良好的曲麵加工（gōng）特性，更能逼近曲麵的真實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加工常分為粗加工（gōng）、半精（jīng）加工、精加工三個加工階段，有時還有光整加（jiā）工階段，合理劃分加工階段是保證加工精度所必須的（de）。傳統加工方式因機床（chuáng）功能相對單一（yī），所以工藝路線中可較（jiào）明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況(如粗加工階段有精加工的內容，精加工階段也可能有粗加工的痕跡)，從（cóng）保證加工質量（liàng）考慮，數（shù）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（jiā）工內容，考慮的問題可能與傳（chuán）統加工工藝（yì）有些不同。

粗加（jiā）工的（de）主要目標是（shì）追求（qiú）單位時間內（nèi）的（de）材料去除率，並為（wéi）半精加工（gōng）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（kuò）形狀平整，表（biǎo）麵精（jīng）加工餘量均勻。故多采用環切方式。精加工的（de）主要目標是獲得（dé）幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合（hé）要求的工件。應根據工件的（de）幾何特征對內（nèi）部采（cǎi）用行切方式，對邊緣及（jí）接合處采用環切方式。

4、根（gēn）據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主要有：應能保證零件的（de）加工精度和表麵（miàn）粗糙度的要求;應盡量縮（suō）短加工路線，減少刀具（jù）空程移動時間；應使數值（zhí）計算簡單（dān），程序段數量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形（xíng）腔類采用（yòng）行切方（fāng）式劃分加工域，以減（jiǎn）少抬（tái）刀次數；自由曲麵（miàn）類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用（yòng）大小會影響編程的選擇（zé），可通過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形（xíng）加工轉化為易裝夾的（de）行切方式形腔加工；或將用環切加工的自由曲麵改用行切方式去大（dà）餘量，以（yǐ）提（tí）高加工效率。