​CNC數控加工,如（rú）何正確選擇走刀方式技巧！

隨（suí）著（zhe）現代製造加工技術的不斷發展，數控加工設備（bèi）和其配套的CAM 係統（tǒng）得到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成的加（jiā）工刀具軌跡（jì）（即走刀方式（shì））是（shì）控製設備加工運作的核心，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀（dāo）具的使用（yòng）壽命等多個方麵，最（zuì）終決定生產效率。

本（běn）文通過對走刀方式的不同特點（diǎn），及影響其選擇的部分（fèn）因素的分析，並（bìng）且針（zhēn）對銑削過程（chéng）中（zhōng）工藝方法及走刀方式的比較，為如何選（xuǎn）擇合適的走刀方式提（tí）供了（le）參考（kǎo）依據。

一、走刀方（fāng）式

1、走刀方式的（de）基本概念

數控加工中，走（zǒu）刀方式是指刀（dāo）具完成工件（jiàn）切（qiē）削時的軌（guǐ）跡規劃方（fāng）式（shì）。在對（duì）同（tóng）一個零件加（jiā）工中，多種走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要求，但加工效率卻不相同。

2、走刀方式（shì）的分類

走刀方式可化（huà）分為4類：單向走刀、往複走刀、環切走刀和複合（hé）走刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單向（xiàng）或往複走刀，從加工策略來說都是（shì）行切走刀。因此根據（jù）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（de）是行切和環（huán）切（qiē）。

行切方式（shì）加工，有利於發揮機床的最大（dà）進給速度，同時其切削（xuē）表（biǎo）麵質（zhì）量也好於環切加工。然而，當複雜（zá）的平麵型腔帶有多（duō）個凸台從而形成多個（gè）內輪廓時，常常會產生附（fù）加的抬刀動作， 即（jí）在刀（dāo）具軌跡（jì）某處，或者為避免刀具與凸台發生幹涉（shè），或者為（wéi）使刀具回至剩餘未加工區域（yù）， 就要讓刀具抬起，使之（zhī）距加工平麵有一定高度，再平移至另外一刀具軌（guǐ）跡起始處，然後繼續切削動作。

行（háng）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（xiàn）段組成，計算簡單。適用（yòng）於簡單型腔精加（jiā）工或去除大餘量（liàng）的粗（cū）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（jìng）走刀，由一組封閉曲線（xiàn）組成，能保證刀具切削零件時保（bǎo）持相同的切削狀態。由於環（huán）切加工是通過連續偏置構造當前環形軌跡圖來計算下一（yī）條環（huán）形（xíng）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（shì）的因素

1、工件自（zì）身的形狀及幾何要素：工件自身的形狀及幾（jǐ）何（hé）要素（sù）包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位（wèi）置等方麵。這是工件（jiàn）本身固有的特性，是屬於不可變化的（de）因素，但卻（què）是決定走刀方式的根（gēn）本因素。

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

3、工件（jiàn）材料：工件（jiàn）材料也是決（jué）定走刀方式的因素之一，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（shì）。工件毛坯的形狀和（hé）大小等會造成工件各部分的加工餘量分配是否均勻（yún），同時對可選（xuǎn）毛（máo）坯（pī）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（děng）影響加工策略，導致采取不同的走（zǒu）刀方（fāng）式（shì）。

4、工件的裝夾（jiá）及緊固方式：工（gōng）件的裝夾及（jí）緊固（gù）方式也間接影響走刀（dāo）方式，如壓板（bǎn）產生的新（xīn）“島嶼”的影響（xiǎng），緊固（gù）力對切削用量（liàng）影響而導致走刀方（fāng）式的（de）改變，振動對走（zǒu）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（jù）形狀、刀具（jù）長度、刀具齒數等，這些參數（shù）決定了刀具與工（gōng）件接觸的麵積大小和頻率，因而決定了單位時（shí）間裏切削材料的體積大（dà）小（xiǎo）和機床（chuáng）負荷，其耐磨程度與刀具（jù）壽（shòu）命則決定了（le）切削（xuē）時間的長短（duǎn）。而其中對走刀（dāo）方式產生直（zhí）接影響的（de）是刀具大小（xiǎo）（即直徑）。由於選取不同直徑（jìng）的刀（dāo）具，會影響殘（cán）留區域的大（dà）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，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內（nèi）輪廓時，對於行切常常會（huì）產生附加的抬刀動作；對於（yú）環切則會（huì）使加工軌跡（jì）加長（zhǎng）。這種附加抬刀動作或加工（gōng）軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率（lǜ）。因此，如何最大限度地（dì）減少這種狀況的次（cì）數就是我們（men）所關（guān）注的一個主（zhǔ）要問題。

把整個切削區域按加工需要分成若（ruò）幹子區域，分別加工（gōng）各子區域，抬（tái）刀發生在各子區域之間，同時根據（jù）走刀方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（xuǎn）擇，既（jì）減少了抬刀次數又不會使（shǐ）加工軌跡的（de）相對變長，同時可（kě）對新區域采用最合理的走刀方式，提高了加（jiā）工效率。

三、走刀方式的（de）合理（lǐ）選擇（zé）

1、基本選擇原則

選擇（zé）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（huán）切方式是基於工件形（xíng）狀的走刀方式，加工餘量較均勻。而選用行切方式的加工餘量較（jiào）不均（jun1）勻，若希望行切加工後留下較均勻的餘（yú）量，通常需要增（zēng）加圍繞邊界的環（huán）切刀軌。若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（dāo）軌，當加工區域邊界（jiè）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比較明顯，行切（qiē）刀軌一（yī）般會比環切刀軌長。行切走（zǒu）刀刀位容易計（jì）算，占用內存少，但抬刀次數較多。采用環形刀軌時（shí），則需要多次對環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定了加工的走刀方式。根據加工客體的不同，可（kě）將工件簡單的分成平麵形（xíng）腔類和自由（yóu）曲麵類（lèi）。平麵形腔類（lèi）一般采用（yòng）行切（qiē）方式加工（gōng），由於該類工件多為毛坯整體掏銑加工成型（xíng），如盒體、基座等零（líng）件，加工餘量較大，采（cǎi）用行切方式有利於發揮（huī）機床的最（zuì）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。

自由曲麵類一般采（cǎi）用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄件或由規則（zé）形狀加（jiā）工成型，餘量分布不均勻，同時曲麵對型麵精度要求較高（gāo）；其次是環切加工與行切方式（shì）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（fèn）為粗加工、半精（jīng）加工、精加工三個加工階段，有時（shí）還有光（guāng）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。傳統加工方式因（yīn）機（jī）床功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削加（jiā）工（gōng）方式（shì）下（xià）這個界線相對模糊，而（ér）且可能會有揉（róu）合的情況(如粗加工階段有精加工的內（nèi）容，精加工階段也可能有粗加工的痕跡)，從保證加工質量考（kǎo）慮，數控加工時加工階段的劃分也（yě）是需要的，但為了減少裝夾時間和簡（jiǎn）化走刀動作等，如（rú）何確定各階段的加工內容，考慮（lǜ）的問題可能與傳（chuán）統加工工（gōng）藝有些（xiē）不同。

粗加工的主（zhǔ）要目標是追求單位時間（jiān）內的材料去除率，並為半精加工準備工件的幾何輪廓。 故（gù）多采（cǎi）用行切方（fāng）式或複合方式進行層切。半精加工的主（zhǔ）要目標是使工件輪廓形狀平（píng）整，表麵精加工餘量均勻。故多采（cǎi）用環切方式。精加工的主要目（mù）標是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合要求的（de）工件。應根據工件的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式。

4、根（gēn）據編程策略（luè）選擇（zé）

編程時確定走刀方式的（de）原則主要有：應能保證零件的加工精（jīng）度和表麵粗糙度的要求;應（yīng）盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間；應使（shǐ）數值計算（suàn）簡單，程序段數量少，以減少（shǎo）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（cì）數；自由曲麵（miàn）類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的（de）選用大小會影響編程的選擇，可通過加大毛坯外形，將不（bú）易裝夾的（de）外形加工轉化為（wéi）易裝夾的行切方式形腔加工；或（huò）將用環切加工的自由曲麵改用（yòng）行切方（fāng）式去大（dà）餘量，以提高加工效率。