​CNC數控（kòng）加工,如（rú）何正確選擇走刀方式技巧（qiǎo）！

隨著現代製造加工技術的不斷發展，數控加（jiā）工設備和其配套的CAM 係統得到了廣（guǎng）泛的應用和發（fā）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，它直接影響加工工件的精度、表麵粗糙度（dù）、總體加工時間、機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（dāo）方式的不同特點，及（jí）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走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本概念

數控加（jiā）工中，走刀方式是指刀具（jù）完成工件切削時的軌跡規劃方式。在對同一個零件（jiàn）加工（gōng）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（lǜ）卻不相同。

2、走刀方（fāng）式的分類

走刀方（fāng）式可化分為4類：單向走刀、往複走刀（dāo）、環（huán）切走（zǒu）刀和複合走刀（dāo）。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單向或往複走刀（dāo），從加工策略來說（shuō）都是行切走刀。因此根據加工策略的不同，走刀方式又（yòu）可分為行切、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，有利於發揮機床（chuáng）的最（zuì）大進給速度，同時其切削表麵質量也好（hǎo）於環切加工。然而，當複（fù）雜的平麵型腔帶有多個凸（tū）台從而形成多個內輪（lún）廓時，常常會產生附（fù）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，使之距加工平麵有一定高度，再平移至（zhì）另外一刀具軌跡起始處，然後繼續切削動作。

行切加工刀具軌跡主要（yào）由一係（xì）列與某一（yī）固定方（fāng）向平行的直線段組（zǔ）成，計算簡單。適用於簡單型腔精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（gōng）中刀具（jù）沿著邊界輪廓相似的路徑走刀（dāo），由一組（zǔ）封閉曲線組成，能保證（zhèng）刀具切削零件時保持相同的切削（xuē）狀態。由於環切加工是（shì）通過連（lián）續偏置構造當前環形軌跡（jì）圖來計算下一條環形軌跡（jì），計算複雜且耗時（shí）。適用於（yú）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：工件自（zì）身的形狀及（jí）幾何要素包括加工域的幾何形狀、島（dǎo）嶼的大小和位置（zhì）等方麵。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（dāo）方式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的（de）直接過程，是走刀方式選擇的（de）直接依（yī）據。工（gōng）藝路線（xiàn）決定了加工域的先後順（shùn）序，島嶼的（de）合並及拆（chāi）分（fèn），粗加工、半精加工、精加（jiā）工的劃分等。實現目標的工藝（yì）路線有多種，這就決（jué）定了走（zǒu）刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方式的因素（sù）之一（yī），工件材料是直（zhí）接的加工對象，並不直接影響走刀方式，但會對刀具材（cái）料、大小（xiǎo）、加（jiā）工方式等選用產生影響，從而間接影響走刀（dāo）方式。工件毛（máo）坯的形狀和大（dà）小等會造成工件各（gè）部分的（de）加工餘量分配是（shì）否均勻，同時對可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加工策略（luè），導致采取不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及（jí）緊（jǐn）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（de）影響，緊固力對（duì）切削用量影響而（ér）導致（zhì）走刀方（fāng）式的改變，振動對走刀方式影響。

5、刀具的選用：刀具（jù）的選用包括刀具材料、刀（dāo）具形狀、刀具長度、刀具齒數等，這些參數（shù）決定了刀具（jù）與工件接觸的麵積大小和頻率（lǜ），因而決定了單位時間（jiān）裏切削（xuē）材料的體積大（dà）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刀具，會影響殘留區域的大（dà）小，造成加工軌（guǐ）跡的變化，導（dǎo）致走刀（dāo）方式的不同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜的平（píng）麵（miàn）型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，對（duì）於行切常（cháng）常（cháng）會產生附加的抬刀動（dòng）作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種附加抬（tái）刀動作或加工軌（guǐ）跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因此，如何最大限度地減少（shǎo）這種狀況的次數就是我們（men）所關注（zhù）的一（yī）個主要問題。

把整個（gè）切削區域按加工需要分成若（ruò）幹子（zǐ）區域，分別加工各子區域，抬刀（dāo）發生在各子區域之間，同（tóng）時根據走（zǒu）刀方式對這些加工子區域合並或分割，甚至於忽略。這種不（bú）同的加工域選擇，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（cǎi）用最合理（lǐ）的（de）走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基（jī）本選擇原則

選擇走刀方式（shì）時要考慮兩點（diǎn）：一是加工時間的長短，二是加工餘量（liàng）是否均勻。一般（bān）來說，環切方式是基於工件形狀的走（zǒu）刀方式，加工餘量較均勻。而選用行切方式的加工餘量較不均勻（yún），若希望行切加工後留下較均勻的餘（yú）量，通常需要增加圍繞邊界（jiè）的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走刀的刀軌長度通（tōng）常是（shì）比較短的；若考慮餘量（liàng）的不均勻（yún）性而增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如（rú）多島嶼情況），則圍繞邊界（jiè）的環切刀（dāo）軌（guǐ）對總（zǒng）的加工時間影響比較明顯，行切刀軌一般會比（bǐ）環切（qiē）刀軌長。行切走刀刀位容易計算，占用內存少，但抬刀次數較多。采用（yòng）環形刀軌時，則需要多次對（duì）環邊界進（jìn）行偏置並清除自交（jiāo）環。

2、根據外形特征選擇

工（gōng）件外形特征（zhēng）決定了（le）加工的走刀方式。根（gēn）據加工客體的（de）不同，可將工（gōng）件簡單的分成（chéng）平麵形腔類和自由（yóu）曲麵類。平麵形腔類（lèi）一般采用行切方式加（jiā）工，由（yóu）於該類工件多為毛坯整（zhěng）體掏銑加工成型，如盒體、基座等零件，加工餘（yú）量較大，采用行切方式有利（lì）於發揮機床的最大進給速度，提高加工效率，同時（shí）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，同時曲麵對型麵（miàn）精度要求（qiú）較高；其次是環切加工與行（háng）切方式相比具有良好的曲麵加工特性，更能逼近曲麵（miàn）的真實形狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加（jiā）工常（cháng）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（duàn）是保證（zhèng）加工精度所必（bì）須的。傳統加工方式因機床功能（néng）相對單一（yī），所以工藝路（lù）線（xiàn）中可較明顯地看出各個階段的界線，但數（shù）控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且（qiě）可能會有揉合的情況(如粗加工階段有精加工的（de）內容，精加工階段也可能有粗（cū）加工的痕跡（jì）)，從保證加工（gōng）質量考慮，數控加工時加（jiā）工階（jiē）段的劃分也是（shì）需要的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作等，如（rú）何確（què）定各階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統加工（gōng）工藝有些不同。

粗加工的主要目標是追求單位時間內的材料去除率，並為半精加工準備工（gōng）件的幾何輪（lún）廓。 故多采用行切方式或複合方式進行層切。半精加工的主（zhǔ）要目標是使工（gōng）件輪廓形狀平整，表（biǎo）麵精（jīng）加工餘量均勻。故多采用環切方式。精加工的主要目標是獲得幾何尺寸、形狀精度及（jí）表麵質量符合要求的工件。應根據工件的幾何特征（zhēng）對內部（bù）采用行切方式，對（duì）邊緣及接合處采用環切方（fāng）式。

4、根據（jù）編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主要有：應能保證零件的加工精度和表麵粗糙度的要（yào）求;應盡量（liàng）縮（suō）短（duǎn）加工（gōng）路線，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（xíng）腔類采用行切方式劃分加工域，以減（jiǎn）少抬刀次數；自由曲麵類（lèi）環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用（yòng）大小會影響編程的選擇，可通過加大毛坯外形，將不易裝（zhuāng）夾的外形加工轉化為易裝夾的（de）行切方式形腔加工；或將（jiāng）用環切加工的自由曲麵改用行切方式（shì）去大餘量，以提高加工效率。