CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代（dài）製造加工技術的不斷發展（zhǎn），數控加工設備和其配套的（de）CAM 係統得到了（le）廣泛的（de）應（yīng）用和發展。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的核心，它直接影響加工（gōng）工件的精（jīng）度、表麵粗糙度、總體加工時間（jiān）、機床刀具的使用壽命等多個方麵，最終（zhōng）決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點（diǎn），及影響其選擇的部分因素的（de）分析（xī），並且針對銑削過程中工藝方（fāng）法及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了（le）參考依據。

一（yī）、走刀方式

1、走刀方式的（de）基本概念

數控加（jiā）工中（zhōng），走刀方式是指刀（dāo）具完成工件（jiàn）切削時的軌跡規劃方式。在對同一個（gè）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（bú）相同。

2、走刀方式（shì）的分類

走刀方式可化分（fèn）為4類：單向走刀、往複走刀、環切走刀和複合走（zǒu）刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單（dān）向或往（wǎng）複走（zǒu）刀，從加工策略（luè）來說都是行（háng）切走刀。因此根據加工策（cè）略的不同，走刀方式又可（kě）分為行切、環切和其（qí）他特殊方（fāng）式。通常使用的是行切和環切。

行切方式加（jiā）工，有利於發揮機床的最大進給速度（dù），同時其切削表麵質量也好於環切加工。然而，當複雜的平（píng）麵型腔帶有多個凸台從而形成多個（gè）內輪廓時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌跡某處，或者為避免刀具與凸台發生幹涉，或者為使刀具回至剩（shèng）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，再平移至另外一刀（dāo）具軌跡起始處，然後繼續（xù）切削動作（zuò）。

行切（qiē）加工刀具軌跡主要由一（yī）係列與某一固定方向平（píng）行的直線段組成，計算簡（jiǎn）單。適（shì）用於（yú）簡單型腔精（jīng）加工或去除大餘量的粗加工。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（de）路徑走刀，由一組封閉曲線組成（chéng），能保證刀具（jù）切削零件時保持相同的切削狀（zhuàng）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形軌跡，計算複雜且耗時。適用於複雜型腔及曲（qǔ）麵的加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式（shì）的因素

1、工件自（zì）身的（de）形狀及幾何要素：工件（jiàn）自身的（de）形狀（zhuàng）及幾何要素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置等方麵（miàn）。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因素。

2、工藝路線（xiàn）：工（gōng）藝路線是實現加工目的的（de）直接（jiē）過程，是走刀方式選擇的直接依據。工藝路（lù）線決（jué）定了加（jiā）工域的先後順序，島（dǎo）嶼的合並及拆分，粗加工、半（bàn）精加工、精加工（gōng）的劃分等。實現（xiàn）目（mù）標的工藝（yì）路線有多種，這就決（jué）定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材（cái）料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材料是直（zhí）接的加工對（duì）象（xiàng），並不直接影響走刀方式（shì），但會對（duì）刀具材料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀方式。工件毛坯的形狀和大（dà）小等會造成工件各部分的加工餘量分配是否均勻（yún），同時對可選（xuǎn）毛坯的工件，利（lì）用毛坯大（dà）小、形（xíng）狀的不（bú）同，會改變裝夾方式、加工域的重新分配（pèi）等影響加工策略（luè），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（jǐn）固方式也間接影響走刀方式，如壓板產生的新“島嶼”的（de）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（duì）走刀方式（shì）影響。

5、刀具的選用：刀（dāo）具的（de）選用（yòng）包括刀具材（cái）料、刀具形（xíng）狀、刀具長度、刀具齒（chǐ）數等，這些參數決定了刀具（jù）與工件接觸的麵積大小和頻率（lǜ），因而決定了單（dān）位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長短。而（ér）其中對走刀（dāo）方式產（chǎn）生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於選取不（bú）同直徑的刀具，會影響殘（cán）留區域的大（dà）小，造成（chéng）加工（gōng）軌跡的變化，導致走刀方式的不同。

6、加（jiā）工域選擇（zé）：在銑削過程中，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多（duō）個內輪廓時，對於行切常常會產生附加的（de）抬刀動作；對於（yú）環切則會使加工軌跡加長。這種附加抬刀動作或加（jiā）工軌跡加長，則會嚴重（chóng）降（jiàng）低切削加工（gōng）的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀況的次數（shù）就是我（wǒ）們所關注的一個（gè）主要問題。

把整個切削區域按（àn）加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區（qū）域，抬刀發生在各子區域之（zhī）間，同時根據走刀方式對這（zhè）些加工子區域（yù）合並（bìng）或分割，甚至於（yú）忽略。這種不（bú）同的加工（gōng）域選擇（zé），既減少了抬刀次數又不會使（shǐ）加工軌跡的相對變長，同（tóng）時可對新區域采用最合理的走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本選擇（zé）原則

選擇走刀方式時要考慮兩點：一是加工時間（jiān）的長短，二是加工餘量是否均勻。一般來說，環切（qiē）方式是基於工（gōng）件形（xíng）狀的走（zǒu）刀方式（shì），加工餘量較均勻。而（ér）選用行切（qiē）方式的加工餘量較不均勻，若（ruò）希望（wàng）行切加工後（hòu）留下較均勻的餘量，通常（cháng）需要增加圍繞邊界的（de）環切（qiē）刀軌。若忽（hū）略餘（yú）量不均勻性要求，行（háng）切走刀的刀軌長度（dù）通常是比較短的；若考慮餘量的不均勻性而增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環（huán）切刀軌對（duì）總的加（jiā）工時（shí）間影響比較明顯，行（háng）切刀軌一般會（huì）比環（huán）切刀軌長。行切走（zǒu）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置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工（gōng）件外形特（tè）征決定了加工的走（zǒu）刀方式。根據加工客體的不同，可將工件簡單的分成（chéng）平麵形腔類（lèi）和（hé）自由（yóu）曲麵類（lèi）。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加（jiā）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（chuáng）的最大進給速度，提高加（jiā）工效率，同時其切削（xuē）表麵質量（liàng）也（yě）好於環（huán）切加工（gōng）。

自由曲麵類一（yī）般采用環切加工，主要是由於曲麵多為鑄（zhù）件或由規（guī）則形狀加工成（chéng）型（xíng），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（jiā）工三個加工階（jiē）段，有時還（hái）有光整加工階段，合理劃分加工階段是保（bǎo）證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床功能相對單一（yī），所以工藝路線中可較明顯地看出各個階（jiē）段的界線，但數（shù）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（de）情況(如（rú）粗加工階段有精加工的內容，精加工階段也可能有粗加工（gōng）的痕（hén）跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃（huá）分也是（shì）需要（yào）的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作等（děng），如何確定各階段（duàn）的加工內容，考慮的問題可能與傳統加工工藝有（yǒu）些不同。

粗（cū）加工的主要目標是追求單位時間（jiān）內的材料去除率，並為半精加工準備工（gōng）件的幾何輪廓。 故多采用（yòng）行切方式或複合方式進行（háng）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（gōng）餘量均勻（yún）。故多采用環切方式。精（jīng）加工的主要目標是獲得幾何尺（chǐ）寸（cùn）、形狀精（jīng）度（dù）及（jí）表麵質量符合要（yào）求的工件。應根據工件的幾何特征對內部采用行切方式，對（duì）邊緣及接合（hé）處采用（yòng）環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主（zhǔ）要有：應（yīng）能保證零件的加工精（jīng）度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮短（duǎn）加工路線，減少刀具空（kōng）程移動時間；應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。一般而言，對於（yú）平麵形（xíng）腔類采用（yòng）行切方式劃分加工域，以減少抬（tái）刀次數；自由曲麵類（lèi）環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影（yǐng）響編程的選擇，可通過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形（xíng）加工轉化為易裝夾的行切方式形腔加工（gōng）；或將用環（huán）切加工的自由曲麵改用行切方式去大餘量（liàng），以提高加工（gōng）效率。