​CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨（suí）著現代製造加工技術的（de）不斷發（fā）展，數控加工設備和其配套的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（shì）控製設備加工運（yùn）作的核心，它直接影響加（jiā）工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽命等多個方麵（miàn），最終決定生產效率（lǜ）。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影（yǐng）響其選擇的部分（fèn）因（yīn）素的分析，並且針對銑（xǐ）削過程（chéng）中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇（zé）合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式（shì）的基（jī）本概念

數控加工（gōng）中，走刀方式是指刀具完成工件切削時的軌跡規劃（huá）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（chǐ）寸及精度（dù）要求，但（dàn）加工效率卻不相同。

2、走刀方式的分類

走刀方式可化（huà）分為4類（lèi）：單向走（zǒu）刀、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複合（hé）走（zǒu）刀是（shì）前三種的混合（hé）走刀。采用單向或往複走刀（dāo），從加工策略來說都是行切（qiē）走刀。因此根據加（jiā）工策略的不同，走刀（dāo）方式又可分為行切（qiē）、環切和其他特殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切（qiē）方式加工，有利於發揮機床的最大進給速度，同時（shí）其切削表麵質量也好於環切加工。然而，當複雜的平麵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涉，或者為使刀具回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬起，使之距加（jiā）工平麵有一定高度（dù），再平移至另外一刀具軌跡（jì）起始處，然後繼續（xù）切削動（dòng）作。

行切加工刀（dāo）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（yú）簡單型腔精加工或去除大餘量的（de）粗加工。如圖1—往複（fù）行切刀軌。

環切加工中刀具沿（yán）著邊界輪廓相似（sì）的路徑走刀，由一組封閉曲（qǔ）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（xù）偏置構造當前環形軌跡圖來計算下一（yī）條環形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複雜型腔及曲麵的加工。如圖2 —環（huán）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：工件自身的形狀（zhuàng）及幾何要素（sù）包括（kuò）加（jiā）工域（yù）的幾何形（xíng）狀、島嶼的大小和位置等方（fāng）麵。這是工件本身固有的特（tè）性，是屬於不可（kě）變化的因素，但（dàn）卻是決定走（zǒu）刀方式的根本因（yīn）素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的直接過程，是（shì）走刀方（fāng）式選（xuǎn）擇的直接（jiē）依據。工藝路線決定了加（jiā）工域的（de）先後順序，島（dǎo）嶼的合並（bìng）及拆分，粗加工、半精加工、精加工的劃分等。實現目標的（de）工藝路線有多種，這就決定了走刀方式的（de）不同選擇（zé）。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀（dāo）方（fāng）式的因素（sù）之一，工件材料是直接的加（jiā）工對象，並不直接影響走刀方式，但會對（duì）刀具材料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響（xiǎng）走刀（dāo）方式。工件毛坯的形狀和大小等會造成工（gōng）件各部分的加工（gōng）餘量分配（pèi）是否均勻，同時對可選（xuǎn）毛（máo）坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會（huì）改變裝夾方式、加工（gōng）域的重新分配等影響加工策略（luè），導致采取不同的走刀（dāo）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，如壓板產生的新“島嶼”的影響，緊固（gù）力對切（qiē）削用量影響（xiǎng）而導致走（zǒu）刀方式的改變，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（liào）、刀具形狀、刀（dāo）具長度、刀具齒數（shù）等，這些參數（shù）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裏切削材料的體積大小（xiǎo）和機床負荷，其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時間（jiān）的長短（duǎn）。而其中對走刀方式產生直接影響的是刀具大（dà）小（即直徑（jìng））。由於選（xuǎn）取（qǔ）不同直徑的刀（dāo）具，會影響殘留區域的大小，造成加（jiā）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（zá）的平麵（miàn）型腔（qiāng）帶有（yǒu）多個凸台從而形成多個內輪（lún）廓（kuò）時，對於行切常常會產生附加的抬刀動作；對（duì）於環（huán）切則會使加工軌跡加長（zhǎng）。這種附加抬刀動作（zuò）或加工軌跡加長，則（zé）會嚴重降低切削加工的效率。因此，如何最（zuì）大限度地減（jiǎn）少這種狀況的次數就是我們所關注（zhù）的一個主（zhǔ）要（yào）問題。

把整個切削區域按加工需要分成若幹子區域（yù），分別加（jiā）工各子區域，抬刀發（fā）生在各子區域之間，同時（shí）根據走刀（dāo）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，既減少了抬刀次數（shù）又不會使加工軌跡的相對變長（zhǎng），同時可對新區域采用最合理（lǐ）的走刀方式，提（tí）高了加工效率。

三、走刀（dāo）方式的合理選擇

1、基本選擇原則

選擇走刀方（fāng）式時（shí）要考（kǎo）慮兩點：一是加工時間的長（zhǎng）短，二是加工餘量是否均勻。一般來說，環切方式是基於工件形狀的走刀方式，加（jiā）工餘量較均勻。而選（xuǎn）用行切方式的加工餘量較不均勻，若希望行（háng）切加工後留下較均勻的餘量，通常需要增加圍繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行（háng）切走刀的刀軌長度通常是（shì）比較短的；若考（kǎo）慮餘量的不均勻性而增（zēng）加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多島（dǎo）嶼情況），則圍繞邊界的環切刀軌（guǐ）對總的加工時間影（yǐng）響比較明顯，行切刀軌一般會比（bǐ）環切刀軌長（zhǎng）。行切走刀刀位容易（yì）計算，占用內存少，但（dàn）抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需要多次對環（huán）邊（biān）界進行偏置並清除自交環。

2、根據外（wài）形特征選擇

工件外形特征決（jué）定（dìng）了加工的走刀方式。根據加工客體的（de）不同，可將工件簡單的分成平麵形腔類和自由曲（qǔ）麵類。平麵形腔類一般采用行切方式加工，由（yóu）於該類工件多為毛坯整體掏銑（xǐ）加工成型，如（rú）盒體、基座等零件，加工（gōng）餘量較大，采（cǎi）用行切（qiē）方式有利於發揮（huī）機床的最大（dà）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，餘量分布不均勻（yún），同時曲麵（miàn）對型麵精度要求較高；其次是環切加工與行切方式相比具有（yǒu）良好的（de）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（fèn）為粗加工、半精加工、精加工三個加工階段，有時還（hái）有光整（zhěng）加工階（jiē）段，合（hé）理劃分加工階段是保證加工精度所（suǒ）必須的。傳統加工方式因機床功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯（xiǎn）地（dì）看出各個階段的界（jiè）線，但數控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況(如粗加工階段有精加工的內（nèi）容，精加工階段也可能（néng）有粗加工的（de）痕跡)，從（cóng）保證加（jiā）工質量考慮，數（shù）控加工時加工階段的劃分也是需要的（de），但為了（le）減少裝夾時間和簡化走刀動（dòng）作等（děng），如（rú）何確定各階段的加（jiā）工內容（róng），考慮的問題可能與傳統加（jiā）工工藝有些不同。

粗加工的主要目標是追求（qiú）單位時間內（nèi）的材料去除（chú）率，並為半精（jīng）加工準備工件（jiàn）的（de）幾何輪廓。 故多采用（yòng）行切方式或複合方式進行層切。半（bàn）精（jīng）加工的（de）主要目標是使工件輪廓形狀平整，表（biǎo）麵精加工餘量（liàng）均勻。故多采用環（huán）切方式。精加工的（de）主要目標（biāo）是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質（zhì）量（liàng）符合要求的工件（jiàn）。應（yīng）根據工件的（de）幾何特征對內部采用行切（qiē）方式，對邊緣及接（jiē）合處采用（yòng）環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確（què）定走刀方（fāng）式的原則主要有（yǒu）：應能保證零件的加工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間（jiān）；應使（shǐ）數值計算（suàn）簡單，程序段數量少，以減少（shǎo）編程工（gōng）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（tái）刀次（cì）數；自由曲麵類環切方（fāng）式逼（bī）近形狀。毛坯形狀的選用大（dà）小會影響（xiǎng）編程的選擇，可通過加大毛坯外形，將（jiāng）不易裝夾的外形加工轉化為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加工的自由曲麵改用（yòng）行切方式去大餘量，以提高加工效率。