​CNC數控加工,如何正確（què）選擇走刀方式技巧！

隨著現代製造（zào）加工技術的不斷發（fā）展，數控加工設備和其配（pèi）套的CAM 係統得到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控製（zhì）設備加工運作（zuò）的核心，它（tā）直接影響加工工件的精度、表麵（miàn）粗糙（cāo）度、總體加工時間、機床刀具的使（shǐ）用壽命等（děng）多個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同（tóng）特點，及影響其選擇的部分因素的分析，並且（qiě）針對銑削過（guò）程中工藝方法（fǎ）及走刀（dāo）方式的比較，為（wéi）如何選擇合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀（dāo）方式的基本（běn）概念

數控加工中，走刀方式（shì）是指刀（dāo）具完成工（gōng）件切削時的軌（guǐ）跡（jì）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及精度要（yào）求，但加工效率卻不相同。

2、走刀（dāo）方式的分類

走刀方式可化分（fèn）為4類：單向（xiàng）走刀、往複走刀、環切走刀（dāo）和複合走刀（dāo）。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單（dān）向或往（wǎng）複（fù）走刀，從加（jiā）工（gōng）策略來說都是行切走刀（dāo）。因（yīn）此根據加工策略的不同，走刀方式又可分為（wéi）行切、環（huán）切和其他特殊（shū）方式。通常使用的是（shì）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（tóng）時其切削表（biǎo）麵質量也好於環切加工。然而（ér），當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從（cóng）而形（xíng）成多個內輪廓時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌跡某處，或者（zhě）為（wéi）避免（miǎn）刀具與凸台發生幹涉，或（huò）者為使刀具（jù）回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬（tái）起，使（shǐ）之（zhī）距加工平麵有一定高度，再平移（yí）至另外一刀具軌（guǐ）跡起始處，然後繼續切削動作。

行切（qiē）加工刀具軌跡主要由一係列與某一固定方向平行的直線段組成，計算簡單。適用於簡（jiǎn）單型腔（qiāng）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（yán）著邊界輪廓相似的路徑走刀，由一組封閉曲線組（zǔ）成，能保證刀具（jù）切削零件時保（bǎo）持（chí）相同的切削狀態。由於環切加工（gōng）是通過連續偏置構造當（dāng）前環形軌跡圖來計算下一條環形軌跡（jì），計算複雜且耗時。適用於複雜（zá）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）及幾何要素：工件自身的形狀（zhuàng）及幾何要（yào）素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小（xiǎo）和（hé）位置等方麵。這是工件本身固有的特（tè）性，是屬於不可變化的因素（sù），但卻是決定走刀方式的根本因素。

2、工藝路（lù）線：工（gōng）藝路線是實現加工目的的直接過程，是走刀方（fāng）式選擇（zé）的直接依（yī）據。工藝路線決定了加工域的（de）先後順序，島（dǎo）嶼的合（hé）並及拆分，粗加工、半精加工、精加工的劃分等。實現目（mù）標的工藝路線有多種，這就決（jué）定了走刀方式的不同（tóng）選擇。

3、工件材料：工件材料（liào）也是決定走（zǒu）刀方式的因素之一（yī），工件材料是直接的加工對象，並不直（zhí）接影（yǐng）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（cóng）而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和（hé）大小等會造（zào）成工（gōng）件各部分的加工餘量分配是否均勻，同時對可選毛坯（pī）的工件，利用毛（máo）坯大小、形狀的（de）不同，會改變裝夾方式、加工域的重（chóng）新分配等（děng）影響加工策略，導致采取不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝夾及緊固方式也間接影響走刀方式，如（rú）壓板產（chǎn）生的新（xīn）“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，振動對走刀（dāo）方式（shì）影響。

5、刀具的（de）選（xuǎn）用：刀具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數等，這些參數決（jué）定（dìng）了刀具與工件接觸的麵積（jī）大小和頻率（lǜ），因而（ér）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（chéng）度與（yǔ）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大小（即直徑）。由於選取不同直徑的（de）刀具，會影響殘留區域的大小，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（tū）台從而形成多個內輪廓時（shí），對（duì）於行切常常會產生附加的抬刀動作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種附加（jiā）抬刀動作或（huò）加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因此，如何（hé）最大限度地減少這種狀況的次數（shù）就是我們所關（guān）注的一個主要問題。

把整個切削區（qū）域按加工需要分成若幹子區域（yù），分別加工各子區（qū）域，抬刀發生在各子區（qū）域之間，同時根據走刀方式對這些加工子（zǐ）區域合並或分割，甚（shèn）至於忽略。這種不同的（de）加工（gōng）域選擇（zé），既減少（shǎo）了抬刀次數又不會使加工軌跡的相（xiàng）對變長，同時可對新區域采用最合理的走刀方式（shì），提高了加工效率（lǜ）。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本（běn）選擇原則

選擇走（zǒu）刀方式（shì）時要考慮兩點：一（yī）是加工時（shí）間的（de）長短（duǎn），二是加工（gōng）餘量是否均勻（yún）。一般來說，環切方式是基於（yú）工件形狀的走刀方式，加工（gōng）餘量較均勻。而選用（yòng）行切方式（shì）的加工餘量較不均（jun1）勻，若希望行（háng）切加工後留下較均勻的餘量，通常需要（yào）增加圍繞（rào）邊界的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走（zǒu）刀的刀軌長度通常（cháng）是比較（jiào）短的；若考慮餘量的不均勻性而增加環（huán）切刀軌，當加（jiā）工區域邊界較（jiào）長（如多島嶼（yǔ）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（háng）切刀軌一般會比環切刀軌長。行（háng）切（qiē）走刀刀位容易計算，占用內存少，但（dàn）抬刀次數較多（duō）。采用環（huán）形刀軌時，則需（xū）要多次對環邊（biān）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（jù）加工客體的不同，可將工件簡（jiǎn）單的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平（píng）麵形腔類一般采用行切方式（shì）加工，由於該類工件多為（wéi）毛坯整體掏銑加工成型，如盒（hé）體、基座等零件，加工餘量較（jiào）大，采用行切方式有（yǒu）利於發揮機床的最大進給速度，提高加（jiā）工效率，同時其切削表麵質量也（yě）好於環切加（jiā）工。

自（zì）由曲麵類一般（bān）采用（yòng）環切加工（gōng），主要是由於曲麵多為鑄件或由規則形狀加工成型，餘量分布不均（jun1）勻，同時曲麵對型麵精度要求較（jiào）高；其次（cì）是環切加工與行切（qiē）方式相比具有良好的曲麵加工特性，更能逼近（jìn）曲麵的真實形狀（zhuàng）。

3、根據加工（gōng）策略選擇

零件（jiàn）的加工（gōng）常分為粗加工、半精加工、精加工三個加工階段，有時還有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工（gōng）精度所必須的。傳統（tǒng）加工方式因機（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（dàn）數控銑削加工方（fāng）式下這個（gè）界（jiè）線相對模糊，而且（qiě）可能會有揉合的情況(如粗加工階（jiē）段有精加工的（de）內容，精加工階段也可能有粗加工的痕跡)，從保（bǎo）證加工質量考慮，數（shù）控加工時加（jiā）工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝（zhuāng）夾時間和（hé）簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容（róng），考慮的問題可能與傳（chuán）統加工工藝有些不同。

粗加工的主（zhǔ）要目標是追求單位時間內的材（cái）料去除率，並為半（bàn）精（jīng）加工準備工件的幾（jǐ）何輪廓。 故多采用行切方式（shì）或複合方式進行層切。半精加工的主要目標是使工件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量均勻。故多采用環切方式。精加工的（de）主要目標是獲得幾何尺寸、形（xíng）狀精度及表麵質量符合要求的工件。應根（gēn）據工件的幾何（hé）特征對內部采用行切方式，對邊（biān）緣及（jí）接合處采用環（huán）切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式（shì）的原則主要有：應能（néng）保證零件的加工（gōng）精度和（hé）表麵粗糙度的要（yào）求（qiú）;應盡量縮（suō）短加工路線，減少刀具空程（chéng）移動時（shí）間；應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作（zuò）量。一般而言，對於平麵形腔類采用行切方式劃分加工域，以減少抬刀次數；自（zì）由曲麵類（lèi）環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編（biān）程的選擇，可通過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉化為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（miàn）改用（yòng）行切方式去大（dà）餘量，以提高加工效率。