​CNC數（shù）控加工,如何正（zhèng）確選擇走刀方式技（jì）巧！

隨著現代製造加工技術的不斷發展，數控（kòng）加工（gōng）設備（bèi）和其配套（tào）的CAM 係統得到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成的（de）加工刀具軌跡（jì）（即走（zǒu）刀方（fāng）式）是控製設（shè）備（bèi）加工運作的核心，它直（zhí）接影響（xiǎng）加工（gōng）工件的精度、表麵粗糙度、總（zǒng）體加工時間、機（jī）床刀具的使用壽命等多個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方（fāng）式的不同特點，及影響其選擇的部（bù）分（fèn）因素的分析，並且針對（duì）銑削過程中工藝方法及走刀方式的比較，為如何選擇合（hé）適的（de）走刀方式提供（gòng）了參考（kǎo）依據。

一、走刀方式

1、走刀方式（shì）的基本概念

數（shù）控加工中，走刀方式是指刀具完成工件切削時的軌跡規劃方（fāng）式。在對同一個零件（jiàn）加工中，多種走刀方式都可以達到（dào）零件的尺寸及精度要求，但加工（gōng）效率（lǜ）卻不相同。

2、走刀方式的分類

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

行切方式加工，有利於發揮（huī）機床（chuáng）的最大進給速度，同時（shí）其切削表麵（miàn）質（zhì）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而形成多個內輪廓時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌跡某處（chù），或者為（wéi）避免刀具與凸台發生幹涉，或者為使刀具回至（zhì）剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬起，使（shǐ）之（zhī）距加工平麵（miàn）有一定高度，再平移至另外一刀具軌跡（jì）起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡（jì）主要由一係（xì）列與某一固定方向平行的直（zhí）線段組成，計算簡（jiǎn）單。適用（yòng）於簡單型腔精加工或（huò）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（kuò）相似的路（lù）徑走刀，由一（yī）組封閉曲線組成，能保證刀具切削零件時保持相同的切削狀態（tài）。由於環切加工是通過連續偏置構造當前環形軌跡（jì）圖來（lái）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加工。如圖2 —環切刀軌。

二、影響走刀方式的因素

1、工（gōng）件自身的形狀及幾何要素：工件自身的形狀及（jí）幾何（hé）要素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這是工件本身固有的特性，是屬（shǔ）於不可變化的因素，但卻是決定走刀方式（shì）的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的直接過程（chéng），是走刀方式選擇（zé）的直接依據。工（gōng）藝路（lù）線（xiàn）決（jué）定（dìng）了加工域的（de）先（xiān）後順序，島嶼的合並及拆分，粗加（jiā）工（gōng）、半精（jīng）加工、精加工的劃分等。實現目標（biāo）的工（gōng）藝路線有多種，這就（jiù）決定了（le）走刀方式的不同（tóng）選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方式（shì）的（de）因素之（zhī）一，工件材料是直接的加（jiā）工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材料、大小、加（jiā）工方式等（děng）選用產生影響，從而（ér）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（pī）的工件，利用毛坯大小、形狀（zhuàng）的不同，會改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加工（gōng）策略，導致采取不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及（jí）緊固方式：工件的裝（zhuāng）夾及緊固方式也間接影響走刀方式，如壓（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（fāng）式的改變，振動對走刀方（fāng）式影響。

5、刀（dāo）具的選用：刀具的選（xuǎn）用（yòng）包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數等，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（dìng）了單位時間裏切削材料的體積大小和機（jī）床負荷，其耐磨（mó）程度（dù）與刀具壽命則決（jué）定了（le）切削時間的長短。而其中對走刀方式產生直接影響（xiǎng）的是刀具大小（即直徑）。由於選（xuǎn）取不同（tóng）直徑的刀具（jù），會影響殘（cán）留區域的大（dà）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（zé）：在銑削（xuē）過程中（zhōng），當複（fù）雜（zá）的平麵型腔帶有多個凸（tū）台（tái）從而形成多個內輪廓時，對於行切（qiē）常常會（huì）產生附加的抬刀動作；對（duì）於環切（qiē）則會使加工軌跡加長。這（zhè）種附加抬刀（dāo）動作或加工軌跡加長，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（shì）我們所關注的一個主要問題。

把整個切削區域按加工需要分成（chéng）若幹子區域，分（fèn）別加工各子區域，抬刀發生（shēng）在各子區域之間，同時根據走刀方式對這（zhè）些加工子區域合（hé）並或分割，甚至於忽略。這（zhè）種不同的加工（gōng）域選擇，既減（jiǎn）少了抬刀次數（shù）又不會使（shǐ）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（shì），提高（gāo）了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基本選擇原則

選（xuǎn）擇走刀方式時要考慮兩點：一是加工時間的長（zhǎng）短，二是加工（gōng）餘量（liàng）是否均勻。一般來說，環切方式是基於工件形狀的走刀方（fāng）式，加工餘量較均勻。而選用行切方式的加工（gōng）餘（yú）量較不均勻，若希望行切加工後留下（xià）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（xìng）要（yào）求，行切走刀的刀軌（guǐ）長度通常是（shì）比較短的；若考慮餘量的不均勻性而（ér）增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的環切刀軌對總的加工時（shí）間（jiān）影響比較明顯，行切刀軌（guǐ）一般會比環切刀軌長（zhǎng）。行切走刀刀位容易計算，占（zhàn）用內存少，但抬刀（dāo）次數較多。采（cǎi）用環形（xíng）刀軌（guǐ）時，則需（xū）要（yào）多次對環邊界進行偏置並清除自交環（huán）。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定了（le）加工的走（zǒu）刀方式。根據加工客體的不同，可將工（gōng）件簡單的分成平麵形（xíng）腔類和自（zì）由曲麵類。平麵形腔類一般采（cǎi）用行切方式（shì）加工，由於該類工件多為毛（máo）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（shì）有利於發揮機床的最大進給速（sù）度，提高加工效（xiào）率，同時其切削表麵質量也好於環切加工。

自由曲麵（miàn）類一般（bān）采（cǎi）用（yòng）環切加工，主要是由於曲麵多為鑄件或由規則形狀（zhuàng）加工成型，餘量分布不均勻，同（tóng）時（shí）曲麵對（duì）型麵精度要求較高；其次是環切加（jiā）工與行（háng）切方式相（xiàng）比具有良好的曲麵加（jiā）工特（tè）性，更能逼近曲麵的真實形狀。

3、根（gēn）據加工策（cè）略選擇

零件（jiàn）的加工常分為粗加工、半精加（jiā）工、精加工三個加工（gōng）階段（duàn），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須的。傳（chuán）統加工方式因機床功（gōng）能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出各（gè）個階段的界線，但數控銑削加（jiā）工方式下這個界線相對模糊，而且可能會（huì）有（yǒu）揉合的情況(如粗加工階（jiē）段有精加（jiā）工的內容，精加（jiā）工階段也可能有粗加工的痕跡（jì）)，從保證（zhèng）加工質量考慮，數控加（jiā）工時加工階（jiē）段的劃分也是需要的，但為（wéi）了減少裝（zhuāng）夾時間和簡化走（zǒu）刀動作等，如何確定各階（jiē）段（duàn）的加工（gōng）內容，考慮的問題可能與傳統加工工藝有（yǒu）些不同。

粗加工的主要目標是追求單位時間內的材料去除率，並（bìng）為半（bàn）精（jīng）加工準備工件的幾（jǐ）何輪廓。 故多采用（yòng）行切方式或（huò）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（biǎo）麵精加工餘（yú）量均勻。故多采用環切方式。精（jīng）加（jiā）工的主要目標（biāo）是獲得幾何尺寸、形狀精度及表麵質量符合要求的工（gōng）件。應根據工（gōng）件的幾何特征對內部采用行切方式（shì），對邊緣（yuán）及接合處采（cǎi）用環切方式。

4、根（gēn）據編程（chéng）策略選擇

編程時確定走刀方式的原則（zé）主要有：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（jiā）工路（lù）線，減少刀具空程移動時間；應使數值（zhí）計算簡單，程序段（duàn）數量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形（xíng）腔類采（cǎi）用行切方式劃分加工域，以減少抬刀次（cì）數（shù）；自由曲（qǔ）麵（miàn）類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小（xiǎo）會影響（xiǎng）編（biān）程的選擇，可通過加大毛坯（pī）外形，將不易（yì）裝夾的外（wài）形加工轉（zhuǎn）化為易裝夾的行切方式形腔加工；或將用環切加（jiā）工的自由（yóu）曲麵改用行切方式去大餘量，以提高加工效率。