​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現（xiàn）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（dào）了（le）廣泛的應（yīng）用和發展。CAM 係（xì）統（tǒng）生（shēng）成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製設備加工運（yùn）作的核心，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體（tǐ）加工時間、機床刀具的使用壽命等（děng）多（duō）個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對（duì）走刀方式的不同特點，及影響其選（xuǎn）擇（zé）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（shì）的比較，為（wéi）如何選擇合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走（zǒu）刀方（fāng）式

1、走刀方式的基（jī）本概念

數控加工中，走刀方（fāng）式是指刀具完成工件（jiàn）切削時的軌跡規劃方式。在對同一（yī）個零（líng）件加工中，多種走刀方（fāng）式都可以達到零件的（de）尺（chǐ）寸及精（jīng）度要求，但加（jiā）工效率卻（què）不相同（tóng）。

2、走刀方式的分類

走刀方式可（kě）化分為4類：單向走刀、往（wǎng）複走刀、環切（qiē）走刀和複合（hé）走刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單向或往（wǎng）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（de）不同，走刀方式又可分為行切、環切和其他（tā）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（zuì）大進給速度，同時（shí）其切削表麵質量也好於環切加工（gōng）。然而，當複雜的平麵（miàn）型腔帶有多個凸台從而（ér）形成多個內輪廓時，常常會（huì）產生附加的（de）抬刀動作， 即在刀具軌跡某處，或者為避免（miǎn）刀（dāo）具（jù）與凸（tū）台發生幹涉，或者為（wéi）使刀具回至剩餘未加工區域， 就要讓刀（dāo）具（jù）抬起，使之距加工（gōng）平麵（miàn）有一定高度（dù），再（zài）平移至另外一刀具軌跡（jì）起始（shǐ）處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由（yóu）一係列與某一固定方向平行的直線段組成，計算簡（jiǎn）單。適用於簡（jiǎn）單型腔精加（jiā）工或去除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加（jiā）工中刀具（jù）沿（yán）著（zhe）邊界輪廓相似的（de）路徑走刀，由一組（zǔ）封閉曲線組成，能保證刀具切削零件時（shí）保持相同的切削狀態。由於環切加工是通過連續偏（piān）置構造當前（qián）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（rú）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（sù）：工件自身的形狀及幾何要素包括加工域（yù）的幾（jǐ）何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這是工件本身固有的特性，是屬於不可變化的因素，但卻是決定走刀方式的根本（běn）因（yīn）素。

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

3、工（gōng）件材料：工件（jiàn）材料也（yě）是決定（dìng）走刀方式的因素之一，工件材料是直接的加（jiā）工對象，並不直接影響走刀（dāo）方式，但會對刀具材料、大小、加工方式（shì）等選用產生影響（xiǎng），從而間接影響走刀方（fāng）式。工件（jiàn）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（máo）坯的工件，利用毛坯大小、形狀的（de）不同，會改變裝夾方（fāng）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（fāng）式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝夾及緊固方（fāng）式（shì）也間接影響走刀方式，如壓板產生的新“島嶼”的影響，緊固力對切削用量影響而導致走刀方式的（de）改變，振動對走刀方式（shì）影響。

5、刀具的選用：刀具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數（shù）等，這些參數決定了刀具與工件接觸的麵積（jī）大小和頻率，因而（ér）決定了單位時間裏切削（xuē）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（dìng）了切削時間（jiān）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）。由於選取不同直徑（jìng）的（de）刀（dāo）具，會影響殘留（liú）區域的大小，造成加工軌跡（jì）的變化，導（dǎo）致走刀方式的不同。

6、加工域選擇（zé）：在銑削過程（chéng）中，當複雜（zá）的平麵（miàn）型腔帶有（yǒu）多個凸台從（cóng）而形成多個內（nèi）輪廓時，對於行（háng）切常常（cháng）會產生附加（jiā）的抬刀動作（zuò）；對於環切則會（huì）使加工軌跡加長。這（zhè）種（zhǒng）附加抬刀動作或加（jiā）工軌跡（jì）加長，則會嚴重降低切（qiē）削加工的效率。因此，如何最大限度地減少這（zhè）種狀況的次數就是我們所關注的一（yī）個主要問題。

把整個切（qiē）削區域按加工需要分成若幹子（zǐ）區域，分別加工各子區域，抬刀發（fā）生在各子區域之（zhī）間（jiān），同時根據走刀方式對這些加工子區域合（hé）並或分割，甚至於（yú）忽略。這（zhè）種不同的加工域選（xuǎn）擇（zé），既減少了抬刀次數又（yòu）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刀方式，提高了加工效率（lǜ）。

三（sān）、走刀方式的合理選擇

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（de）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狀的走刀方式，加工餘量較均勻（yún）。而（ér）選用行（háng）切方式的加工餘量（liàng）較不均勻，若（ruò）希望行切加工後（hòu）留下較（jiào）均勻的（de）餘量，通常需要增加圍（wéi）繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走刀（dāo）的刀軌（guǐ）長度（dù）通常是比（bǐ）較短的；若考慮餘（yú）量的不均勻性而增加（jiā）環切刀軌，當加工（gōng）區（qū）域邊界（jiè）較長（zhǎng）（如多島嶼情況），則圍（wéi）繞邊界的環切刀軌對（duì）總的加工時間影響比較明顯，行切（qiē）刀軌（guǐ）一般會比環切刀軌長。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，則需要多次對環邊界進行偏（piān）置並清除（chú）自交環。

2、根據外（wài）形特征選擇

工件外形特（tè）征決定了（le）加工的走刀方式。根據加工客體的不同，可（kě）將工（gōng）件簡單的（de）分成（chéng）平麵形腔（qiāng）類和自由曲麵類（lèi）。平麵形腔類一般采用（yòng）行切方式（shì）加工，由於該類工件多為毛坯整體（tǐ）掏銑加工成型，如盒體、基座等零件（jiàn），加工餘量較大，采用行切方式有利（lì）於（yú）發揮機床的最（zuì）大進（jìn）給速度，提高（gāo）加工效率，同時其切削表麵質量也好於環切（qiē）加工。

自由曲麵類一般采用環切加工，主要是（shì）由於曲麵多為鑄件或由規則形（xíng）狀加工成型，餘量分布不（bú）均勻，同時曲麵對型麵（miàn）精度要求較高（gāo）；其次是環（huán）切（qiē）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（hái）有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床功能相對單一，所（suǒ）以工藝路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但（dàn）數控銑削加工方式（shì）下這個界線（xiàn）相對模糊，而且可能會有揉合的（de）情況（kuàng）(如（rú）粗（cū）加工（gōng）階段有精加工（gōng）的內容，精加（jiā）工階段也可能有粗加工的痕跡)，從保證加（jiā）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（jiǎn）少裝夾時間和簡化走刀動作等，如何確（què）定各階段的加工內容，考慮的問題可能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（nèi）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（háng）切方式（shì）或複合方式進行層切。半（bàn）精加（jiā）工的主要目標是使工件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量均（jun1）勻。故多采用（yòng）環切方式。精加工的主要目（mù）標是獲得幾何尺寸、形（xíng）狀精度及表麵質量符合要求的工件。應（yīng）根（gēn）據工件的幾何特（tè）征對內部采用行切方式，對邊緣及（jí）接（jiē）合處采用環（huán）切方式。

4、根據編程策略（luè）選擇

編程時確定走刀方式的原則（zé）主要有（yǒu）：應能保證零件的（de）加工（gōng）精（jīng）度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間；應使數值計算簡單，程序（xù）段數（shù）量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形（xíng）腔類采（cǎi）用行（háng）切方式劃分加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式（shì）逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編（biān）程（chéng）的選擇（zé），可通過（guò）加大毛坯外（wài）形，將不易裝夾的（de）外形加工轉化為易裝夾的行切（qiē）方式形腔加工；或將用環切加工（gōng）的自由曲麵改用行切方式去大餘量，以提高加工（gōng）效率。