CNC數控加工,如何正確選擇走刀方（fāng）式技巧！

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 係統（tǒng）得到了廣泛的應用和發（fā）展。CAM 係統生成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製設備加工運作（zuò）的核心，它直接影響（xiǎng）加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用（yòng）壽命等多個方麵（miàn），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的分析，並且針對銑削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走（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，走刀方式是指刀具完成工件切削（xuē）時的軌跡規劃方（fāng）式。在（zài）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及精度要求，但加工效（xiào）率卻不相同。

2、走刀（dāo）方式的分類

走刀方（fāng）式可化分為4類：單向走刀、往複走刀（dāo）、環切（qiē）走刀和複合走刀（dāo）。複合走刀是前三（sān）種的混合（hé）走刀。采用單向或（huò）往複走刀，從加工策（cè）略來說都是（shì）行切走刀。因此（cǐ）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（yòng）的是行切和環切。

行切方式（shì）加工，有利於發揮機（jī）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（dāng）複雜的平麵型腔帶有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（zuò）， 即在刀具軌跡某處，或者（zhě）為避免刀具與凸台發生幹涉，或者為使刀具回至剩餘未（wèi）加工區域， 就（jiù）要讓（ràng）刀具抬起，使之（zhī）距加工平麵有（yǒu）一定（dìng）高度，再（zài）平移至另外一刀具軌跡起始處，然後繼（jì）續切削（xuē）動作。

行切加（jiā）工刀具軌跡主要由一係（xì）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（xíng）腔精加工或去除（chú）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（jiè）輪廓相似的路（lù）徑走刀，由一組封閉曲線組成，能保證刀具切削零件（jiàn）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（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（zhuàng）及幾何（hé）要素：工件自身的形狀及幾何要素包括加工域的幾何形狀（zhuàng）、島嶼的大小和位置等（děng）方麵。這是工件（jiàn）本身固有的特性，是屬於不可變化（huà）的因素，但卻是決（jué）定走刀方式的（de）根（gēn）本因（yīn）素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加（jiā）工目的的直接過程，是（shì）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，島嶼的合並及拆分，粗加工、半精（jīng）加工、精加工的劃分等。實現目標的工藝路線有多種，這（zhè）就決定了走刀方式（shì）的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定（dìng）走（zǒu）刀方式的因（yīn）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（dàn）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（de）形狀和大小等會造成工件各部分的加（jiā）工餘量分配是否均勻，同時對可選毛坯的工件，利用毛（máo）坯大小、形狀的不同，會改變裝夾方式、加工域的（de）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（jí）緊固方式：工件的裝（zhuāng）夾及緊固方式也間接影（yǐng）響走刀（dāo）方式，如壓（yā）板產生的新“島嶼”的影響，緊固力對（duì）切削（xuē）用量影響而導（dǎo）致（zhì）走刀方式的改變，振動對走刀方式（shì）影響。

5、刀具的選用：刀（dāo）具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度（dù）、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，因而決定了單位時間（jiān）裏切（qiē）削材料（liào）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（chǎn）生直接影響的（de）是刀具大小（即直徑）。由（yóu）於選取不同直徑（jìng）的刀具，會影響殘留區域的大小（xiǎo），造成（chéng）加工軌跡的變化，導致走（zǒu）刀方式的不（bú）同。

6、加工域選（xuǎn）擇：在銑削過（guò）程中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台（tái）從而形成（chéng）多個內輪廓時，對於（yú）行切（qiē）常常（cháng）會產生附加的抬刀動作；對於（yú）環切則會（huì）使加工軌（guǐ）跡加長。這種附加（jiā）抬刀動作或加工軌跡加（jiā）長，則會嚴重降低（dī）切削加工的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀況的次（cì）數就（jiù）是我們所關注（zhù）的一個主要問題。

把整個切削區域按加工需（xū）要分成若幹子區（qū）域（yù），分別加工（gōng）各子區域（yù），抬刀發（fā）生在各子區域之間，同時根據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（bú）同（tóng）的加工域選擇，既減少了抬刀次數又不會（huì）使加工軌跡的相對變長（zhǎng），同時可對新區域采用最合理的走刀方式，提高（gāo）了加工效率。

三、走刀方式（shì）的合（hé）理選擇

1、基本選擇原則

選擇走刀方（fāng）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（shuō），環切方式是基於工件形狀的走刀方式，加工餘量較均勻。而選用（yòng）行切方式的加工餘量較不均（jun1）勻，若希望行切（qiē）加（jiā）工後留下較均勻的餘（yú）量，通常需要增加圍繞邊界的環切刀（dāo）軌。若忽略（luè）餘（yú）量不（bú）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，當加工區（qū）域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環切刀軌對總的加工時間影（yǐng）響比較明顯（xiǎn），行切刀軌一般（bān）會比環切刀軌長（zhǎng）。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（guǐ）時，則（zé）需要多次（cì）對環邊界進行偏置並清（qīng）除自交環。

2、根（gēn）據（jù）外形特（tè）征選擇

工（gōng）件外形特征決（jué）定了加工的走刀方式（shì）。根據加工客體的不同，可將工件簡單的分（fèn）成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形腔類一（yī）般采用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏（tāo）銑加工成型，如盒體、基座等零件，加工餘量較大，采用行切方式有利於發（fā）揮（huī）機床的最大進給速度，提高加工效率，同時其切削表麵質量（liàng）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由規則形（xíng）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（yǔ）行切方式相比具有良好的曲麵加工特（tè）性，更能逼近曲麵的真實形狀。

3、根據加工策略選擇（zé）

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（zhěng）加工階段，合理劃分加工階段是（shì）保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床功能相對單（dān）一，所以工藝路線中可較明顯地看出（chū）各個階段的界線，但（dàn）數控銑削加工方式下這個界線相對（duì）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)，從保證加工質量考慮，數控加工時加（jiā）工階段的劃分也是（shì）需要的，但為了減少裝夾時（shí）間和簡化走刀（dāo）動作等，如（rú）何確定各階段的加工內容，考慮的問（wèn）題可能（néng）與傳（chuán）統加工工藝有些不同。

粗加（jiā）工的主要目標是追求單位（wèi）時間內的材料去除率，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（bàn）精（jīng）加（jiā）工的主要目標是使工件（jiàn）輪廓形狀平整，表麵精加工餘量均勻。故多采（cǎi）用環切方式。精加工的主（zhǔ）要目標是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合要求的（de）工件。應根據工件的（de）幾（jǐ）何特征對內部采（cǎi）用行切方（fāng）式，對邊緣及接合（hé）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：應能保證零件的加工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短加工（gōng）路線，減少刀具空程（chéng）移動時（shí）間；應使數值（zhí）計（jì）算簡單，程（chéng）序段數量（liàng）少，以減少編程工作量。一般（bān）而言，對於平麵形腔類采用行切方式劃分（fèn）加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類（lèi）環（huán）切方式逼近形狀。毛坯形（xíng）狀的選用大小會影響編程的選擇，可通（tōng）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行切方式（shì）形（xíng）腔加工；或將用環切加工的自由曲（qǔ）麵改用（yòng）行切方式去大餘量，以提高加工效率。