CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代（dài）製（zhì）造加工技術的不斷發展，數控（kòng）加工設備和其配套的CAM 係統得到了廣（guǎng）泛的應用和發展（zhǎn）。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，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的（de）使用壽命等多個方麵，最終決定生產效率（lǜ）。

本文通過對（duì）走刀（dāo）方式的不同特點，及影響其選擇的部分因素的分析，並且針對銑削過程中工藝方法及（jí）走（zǒu）刀方式的比（bǐ）較，為如何選擇（zé）合適的（de）走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走（zǒu）刀方式的基本概（gài）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式。在對同一個零件（jiàn）加工中，多種走刀方式都可以達到零件的尺寸及精度要求，但加工效率卻不相同（tóng）。

2、走刀方式的分類

走刀方式可（kě）化分為4類：單（dān）向走刀、往複走刀、環切走刀和複合走刀。複（fù）合走刀是前三種的混合走（zǒu）刀。采用單向（xiàng）或往複走刀，從加工策略來說都是行（háng）切走刀。因此根據（jù）加工策略的不（bú）同，走刀方式又可分為行切、環切和其他特（tè）殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有利於發揮機床的（de）最大進給速（sù）度（dù），同時其切削表麵質量也（yě）好於環切加（jiā）工。然而，當複雜的平麵型腔帶有多個凸台（tái）從而形成多個內輪（lún）廓時，常常會產生附加的抬刀動作（zuò）， 即在刀具軌（guǐ）跡某處（chù），或者為避免刀具（jù）與凸台發生幹涉，或者為使（shǐ）刀具回至剩餘未加工區域（yù）， 就（jiù）要讓刀（dāo）具（jù）抬起，使之距加工（gōng）平麵有一（yī）定高度，再平（píng）移至另外一刀具軌跡起始處，然後繼（jì）續切削動作。

行切（qiē）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（chéng），計算簡單。適用於簡單型腔精加工或去（qù）除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加（jiā）工中（zhōng）刀（dāo）具沿著邊（biān）界輪廓（kuò）相似（sì）的路（lù）徑走刀，由一組封閉曲線組成，能保證刀具切削（xuē）零件時保持相同的切削狀態。由於環切加工是通過（guò）連續偏（piān）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、工件自身的形狀及幾何要素：工（gōng）件自身的（de）形狀及幾何要素包括加工域的幾（jǐ）何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這（zhè）是工件本（běn）身固有的特性，是屬於不可變化（huà）的因（yīn）素，但卻是決（jué）定走刀方式的根本因素。

2、工藝路線：工藝（yì）路（lù）線是實現加（jiā）工目的的直（zhí）接過（guò）程，是走刀方式選擇的直接依據。工藝路線決定了加工域的先後順序，島嶼的合並及拆分，粗加工、半精加（jiā）工、精加工的劃（huá）分等。實現目（mù）標的工藝路線有多種，這（zhè）就決（jué）定了（le）走刀方（fāng）式的不（bú）同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材（cái）料是直接的（de）加工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材料、大小、加工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀方式。工（gōng）件（jiàn）毛坯（pī）的形狀（zhuàng）和大小等會造成工件各部分的加工（gōng）餘量（liàng）分配是否均勻，同時對可選毛坯的工（gōng）件，利用毛坯大小、形狀（zhuàng）的不同，會改變裝夾方（fāng）式、加（jiā）工域的重新分配等影響加工策略，導致采取（qǔ）不（bú）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（xiǎng）走刀方式，如壓（yā）板產生的（de）新“島（dǎo）嶼”的影響，緊固力對切削用量影響而導致（zhì）走刀方式的改變（biàn），振動對走刀方（fāng）式影響。

5、刀（dāo）具（jù）的（de）選（xuǎn）用：刀具的選用包括刀具材（cái）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大（dà）小（xiǎo）和頻率，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，其耐磨程度（dù）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接影響的是刀具大小（即直徑（jìng））。由於選取不同直徑的刀具，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（dāng）複雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，對於行切常常會產生附加的抬（tái）刀動作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種附加抬（tái）刀（dāo）動作或加工（gōng）軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因此（cǐ），如何最大限度地減少這種狀況的次（cì）數（shù）就是（shì）我們（men）所關注的一個主要問題。

把整個切（qiē）削區域按加工需要分成若（ruò）幹子區域，分別加工各子區域（yù），抬刀發生在各子區域之間，同時根據（jù）走刀方式對這些加工（gōng）子區域合並或分割，甚至（zhì）於忽略。這種不同的加工域選（xuǎn）擇，既減少了抬刀次數又不會使加工軌跡的相對變長，同時可對新區域采用最（zuì）合理（lǐ）的走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀（dāo）方式的合理選擇

1、基本選擇原則

選擇走（zǒu）刀方式時要考慮兩點：一是加工時（shí）間的長短，二是加（jiā）工餘量是否均勻。一般來說，環（huán）切（qiē）方式是基於（yú）工件形（xíng）狀的走刀方式，加（jiā）工餘（yú）量較均勻。而選用行切方式的加工餘（yú）量較不均勻，若希望行切加工後（hòu）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（qiú），行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（xìng）而增加環切刀軌，當加工區域（yù）邊界較長（zhǎng）（如（rú）多島嶼情況（kuàng）），則（zé）圍繞邊界的環切刀軌（guǐ）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。行切走刀刀位容易（yì）計算，占用（yòng）內存少，但抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需要多次對環（huán）邊界進行偏置並清除自交環。

2、根據外（wài）形特（tè）征選擇

工件外形特征決定了加工的走刀方式。根據加工客體的不同，可（kě）將工件簡單的分成（chéng）平麵形腔類和自由曲麵類。平麵（miàn）形腔類一（yī）般采用（yòng）行切方式加工，由於該類工件多為（wéi）毛坯整體掏銑加工成型，如盒體、基座等零（líng）件，加工餘量較（jiào）大，采用行（háng）切方式有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（zé）形狀加工成型（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（fāng）式相比具有良好的曲麵加工特性，更能（néng）逼近曲麵的真實（shí）形（xíng）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、精加工三（sān）個加工階（jiē）段，有時還有光整加工（gōng）階段，合理劃分加工階段是保證加（jiā）工精度所必須的（de）。傳統加工方（fāng）式因機床功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出各個階（jiē）段（duàn）的界線，但數控銑削加工方式下這個（gè）界線相對模糊（hú），而（ér）且可能（néng）會有揉合的情況(如粗加工階段（duàn）有精加工的內容，精加工階段也可（kě）能有粗加工的痕（hén）跡)，從保證加工質量考慮，數控（kòng）加工（gōng）時加工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝（zhuāng）夾時間和簡化走刀動作等（děng），如何確定各階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統加（jiā）工工藝有些不同。

粗加工（gōng）的主要目標是追求單位時間內的材料去除（chú）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層切。半精加工的主要目標是使工件（jiàn）輪廓形狀平整（zhěng），表麵精（jīng）加工餘量均勻。故多采用環切方（fāng）式（shì）。精加工的主要目標（biāo）是獲得幾何尺寸、形（xíng）狀精度（dù）及表麵質量符合要求的工件。應根據工件的幾何特征對內部采（cǎi）用行切方式，對邊緣及接合處采用環切（qiē）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（jiā）工精度和表麵粗糙度（dù）的要求;應盡量縮（suō）短加工路（lù）線，減少刀具空程移動時間；應使（shǐ）數（shù）值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形腔類采用行切（qiē）方式劃（huá）分加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式逼近形狀（zhuàng）。毛坯形狀的選用大小會影響編（biān）程的（de）選擇，可通過加大毛坯外形，將不易（yì）裝夾的外形加工（gōng）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）改用行切方式去大餘量，以提高加工效（xiào）率（lǜ）。