CNC數控加工,如何正確選擇走（zǒu）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（qí）配套的CAM 係統得到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成（chéng）的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製設備加工運作的核心，它直接影響加工工件的精度、表（biǎo）麵粗糙度、總體加工時間、機床刀（dāo）具的使用壽命等多個方（fāng）麵，最終決定生（shēng）產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影響（xiǎng）其（qí）選擇的部分因素（sù）的分（fèn）析，並且針對銑削過程中（zhōng）工藝（yì）方法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參考（kǎo）依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本概（gài）念

數控加工中，走刀方式是指刀具完成（chéng）工件切削時的軌（guǐ）跡規劃方（fāng）式。在對（duì）同一個（gè）零件加工中，多種（zhǒng）走刀方式都可以達到零件的尺寸（cùn）及精（jīng）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（sān）種的混合走刀。采用單（dān）向或往複（fù）走刀，從加工策（cè）略來說都是行切走刀。因此根據加（jiā）工策（cè）略的不同，走刀方式又可分為行切、環切和其他特殊方式。通常使用的是行切（qiē）和環切。

行切方式加工（gōng），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，當複雜的（de）平（píng）麵（miàn）型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時（shí），常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌跡某處，或者為避免刀具與凸台發生幹（gàn）涉，或者為使（shǐ）刀具（jù）回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬（tái）起，使之距加工平麵（miàn）有一定高度，再平移至另外（wài）一刀具軌跡起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由一係列與某一（yī）固定方向平行的直線段組成，計算簡單。適用於簡單型腔精加工或去除（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輪廓相似的路徑走刀（dāo），由（yóu）一組封閉曲線組成（chéng），能保證刀具切削零件時保持相同的切削狀態。由於環切加工是（shì）通過連續偏（piān）置構造當前（qián）環形軌跡圖來計算下一條環（huán）形軌跡，計算（suàn）複雜且耗時（shí）。適用於複雜型腔及（jí）曲麵的加工。如（rú）圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式的因（yīn）素（sù）

1、工件自（zì）身的形狀及幾何要（yào）素：工件（jiàn）自身的形狀及幾何要素包括加（jiā）工域的幾（jǐ）何（hé）形狀、島嶼的大（dà）小和位置等方麵（miàn）。這是工件本身固有的特性，是（shì）屬於（yú）不可（kě）變化的（de）因素，但卻（què）是決定走刀方式（shì）的（de）根本因素。

2、工藝路線：工藝路（lù）線是實現加工目的的直接過程（chéng），是走刀方式選（xuǎn）擇的直接依據。工（gōng）藝路線決定了加工域的先後順序，島嶼的合並及（jí）拆（chāi）分，粗加工（gōng）、半精加工、精加工的劃分等。實（shí）現目標的工藝路線有多（duō）種，這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀（dāo）方式的因素之一，工件材料是直接的（de）加工對象，並不（bú）直接影響走刀方式，但會對刀（dāo）具材料、大小、加工（gōng）方式等選用（yòng）產生影響，從而間接影響走刀方式。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，會改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加工策略，導致采取（qǔ）不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及緊固（gù）方（fāng）式：工件的裝夾及緊固（gù）方（fāng）式也（yě）間接影響走刀方式，如（rú）壓（yā）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改變，振（zhèn）動對走刀方式影響。

5、刀具（jù）的選用：刀具的（de）選（xuǎn）用包括刀具材料、刀具形狀、刀（dāo）具（jù）長度、刀具齒數等，這些參數決定（dìng）了刀具與工件接觸的麵積大小和頻率，因而決定了單位（wèi）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（de）長短。而其中對走刀方式產生直（zhí）接（jiē）影響（xiǎng）的是刀具大（dà）小（即直徑）。由於選取不同直徑的刀具，會影響殘留區域的大小，造（zào）成加（jiā）工軌（guǐ）跡的變化，導致走刀方（fāng）式的不同。

6、加工域選（xuǎn）擇：在銑削過程中，當複（fù）雜的（de）平麵型腔帶有多個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，對（duì）於行切常常會產生附加的抬刀動作；對於環切（qiē）則會使加工軌跡加長。這（zhè）種附加抬刀動作或加工（gōng）軌跡加長，則會嚴重降（jiàng）低切削加工的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀況的次數就是我們所關注的一個（gè）主要問題。

把整個切（qiē）削區域按（àn）加工需要分成若幹子（zǐ）區域，分別加工各子區域，抬刀發生在（zài）各子區域之間，同時（shí）根據走（zǒu）刀方式（shì）對這些加工子區域合並或分（fèn）割，甚（shèn）至於忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了抬（tái）刀次數又（yòu）不（bú）會使（shǐ）加工軌跡的（de）相對變長，同時可（kě）對新區域采用（yòng）最合理的走刀方式，提高了（le）加工效率。

三、走刀方式（shì）的合理選擇

1、基本選擇原（yuán）則

選擇走刀方式時要考慮兩點：一是加工（gōng）時間的長短，二是加工餘量是否均（jun1）勻。一般來說，環切方式是基於工件形狀的走刀方式，加工餘量較均（jun1）勻。而（ér）選用行切方式的加工餘量（liàng）較不均勻，若希望行切加工後留下較均勻的餘量，通（tōng）常需要（yào）增加圍繞邊界的環切刀（dāo）軌。若忽略餘量不均勻性要（yào）求，行（háng）切走刀的刀軌長度通常是比較短的；若考慮餘（yú）量的不均勻性而（ér）增（zēng）加環切刀軌，當加工區域（yù）邊（biān）界較（jiào）長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環（huán）切（qiē）刀軌對總的加工時間影響（xiǎng）比較明顯，行切刀軌一般會比（bǐ）環切刀軌長。行（háng）切走刀刀位容易計算，占（zhàn）用內存少，但抬刀次（cì）數較多。采用環形刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏置並清（qīng）除自（zì）交環。

2、根據外形特征（zhēng）選擇

工件（jiàn）外形特征決定了加工（gōng）的走刀方式。根據加工客體（tǐ）的不同（tóng），可將工件簡單（dān）的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形（xíng）腔類（lèi）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、基座等零件，加工餘量較大，采用行切方式有利於發揮機床的（de）最大進給速度，提高加工效率，同時其切削表麵質量也（yě）好於環切加工。

自由曲麵類一（yī）般采用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄件或由規則形狀加工成型，餘（yú）量分布不均勻，同時曲麵對型麵精（jīng）度要求較高；其次是環切加工（gōng）與行切方式相比（bǐ）具有良好的曲（qǔ）麵加工特性，更能（néng）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）、半精加工、精（jīng）加工三（sān）個加（jiā）工階段，有時還有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工精度所必（bì）須的。傳統加工方式因機床功能相對（duì）單一，所以工藝（yì）路線中可較明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削（xuē）加工方式下這（zhè）個界線相對模糊，而且（qiě）可能會有揉合的情況(如粗加工階段有精加工的內（nèi）容，精加工階段也可能有（yǒu）粗加（jiā）工的（de）痕跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容，考慮的（de）問題可能與傳統加工工藝有些不（bú）同。

粗加工的（de）主要目標是追求單位時間內的材料去除率，並為半精加（jiā）工準備工件的（de）幾何輪廓。 故多采用行切方式或複合（hé）方式進（jìn）行層切。半精加工的主（zhǔ）要目標（biāo）是（shì）使工件輪廓形狀平整，表麵精加（jiā）工餘量均勻。故多采用環（huán）切方（fāng）式。精加工的主要（yào）目標是獲得幾何尺（chǐ）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）幾何特征對（duì）內（nèi）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（biān）程策略（luè）選擇

編程時確定走刀方式的原則主要（yào）有：應（yīng）能保證零件的加（jiā）工（gōng）精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短加工路線，減少刀（dāo）具空程（chéng）移動時間；應使數值計算（suàn）簡單，程序（xù）段數量少（shǎo），以減少編程工作（zuò）量。一般而（ér）言，對於平麵形腔（qiāng）類采用行切方式劃分加（jiā）工域，以減少抬刀次（cì）數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛坯形（xíng）狀的選用大小（xiǎo）會影響編（biān）程的選（xuǎn）擇，可通過加大毛坯（pī）外形，將不易（yì）裝夾的外形加工轉化為易裝（zhuāng）夾的行切方式形腔加工；或將（jiāng）用環切加（jiā）工的自（zì）由曲麵改用行切（qiē）方式去大餘量，以提高加工效率。