​CNC數控加工,如何正確選擇走（zǒu）刀方（fāng）式技巧！

隨著現代製造加工技術的不斷發展，數控加工設備和其配套的CAM 係統得到了廣泛的應用（yòng）和發展。CAM 係統（tǒng）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）工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床（chuáng）刀（dāo）具的使用壽命等多個方麵，最（zuì）終決定生產效率。

本文通過對（duì）走刀方（fāng）式的不（bú）同特點，及影響其選（xuǎn）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（tí）供了參考依據。

一、走刀方式

1、走刀方式的基本概念

數（shù）控加（jiā）工中，走刀方式是指刀具完成工件切削時的軌跡（jì）規劃方式。在對同一個零件加工中，多種走刀方式都可（kě）以達到零件的（de）尺（chǐ）寸及精度要求，但加工效率（lǜ）卻不相同。

2、走（zǒu）刀方式的分（fèn）類（lèi）

走刀（dāo）方式可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環切（qiē）走刀（dāo）和複（fù）合走刀。複合走刀是前三種的混合走（zǒu）刀。采用單向或往複走刀，從加工策略來說都是行切走（zǒu）刀。因此根據加工策略的（de）不同，走刀方式又可分為行切、環（huán）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（jìn）給速度，同時其（qí）切削表麵質量也好於環切加工（gōng）。然而（ér），當複雜的平麵型腔（qiāng）帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，常常會產生（shēng）附加的抬刀動作， 即在（zài）刀具軌跡某處，或者為避免刀具與凸（tū）台發生幹涉，或者為（wéi）使刀具回至剩餘未加（jiā）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（jì）起始（shǐ）處（chù），然後（hòu）繼續（xù）切削動作。

行切加工刀具軌跡主要由一係列與某（mǒu）一固定方向平行的直線段組成，計算簡單。適用於簡（jiǎn）單（dān）型腔（qiāng）精加工（gōng）或去除大餘量的粗加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加（jiā）工中刀具沿著邊界輪廓相似的（de）路徑（jìng）走刀，由一組封閉曲線組（zǔ）成，能（néng）保證刀具切削零件時保持相同的切削狀態。由於環切加（jiā）工是通過連續偏置構（gòu）造當前（qián）環（huán）形軌跡圖來計算下一條（tiáo）環形軌跡，計算複雜且耗時（shí）。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：工件自身的（de）形狀及（jí）幾何要素包括加工域的幾何形狀、島嶼的（de）大小和位置等方麵。這是工件本身固有的特性，是屬於不可（kě）變化的因素，但（dàn）卻是決定走刀方式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現（xiàn）加（jiā）工目的的直接過程，是走刀（dāo）方式選擇的直（zhí）接依據。工藝（yì）路線（xiàn）決定了加工域的先後順序，島嶼的（de）合並（bìng）及拆分，粗加工、半精加（jiā）工、精加工的劃分等。實現目（mù）標的工（gōng）藝路線有多種，這就決（jué）定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材料是直接的（de）加（jiā）工對象，並不直接影響走刀（dāo）方式，但會（huì）對刀具材料（liào）、大小、加工方式等（děng）選用產生影（yǐng）響，從而間接影響走刀方（fāng）式。工（gōng）件毛坯的形狀和大小等會造成工（gōng）件各部（bù）分的加工餘量分配是否均勻，同時對（duì）可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的（de）不同，會改（gǎi）變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加工（gōng）策略（luè），導致采取不同的走刀方式。

4、工件的（de）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（shì），如壓（yā）板產生的新“島嶼”的影響，緊固（gù）力對切削用量影響而導致走刀方式的改變，振動對走刀方式影響。

5、刀具的選（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（děng），這些（xiē）參數決定了刀具與工件（jiàn）接（jiē）觸的麵積大（dà）小和（hé）頻率，因而決定了單位時間裏切削材（cái）料的體積大小和機床負荷，其耐磨（mó）程度與刀具壽命則決定了切削時間的長短。而（ér）其中對走刀方式產生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由於（yú）選取不同（tóng）直徑的刀具，會影響（xiǎng）殘留區域的大（dà）小，造成加工軌跡的變化，導致走刀方式的（de）不同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜（zá）的平麵型腔帶有（yǒu）多個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，對於行切常常會產生（shēng）附加的抬刀（dāo）動作；對於環切則會使加（jiā）工軌跡加長。這種附加抬刀（dāo）動作或加（jiā）工（gōng）軌跡加長，則會嚴重（chóng）降低切（qiē）削加工的效率。因此，如何最大限度地（dì）減少這種狀況的次（cì）數就是我們所關注的一個主要（yào）問題。

把整個切削區域按加工需要分成若幹子區域，分別加工各子區域，抬刀發生在各子區域之間，同時（shí）根據走刀方式對這些加工子區域合並或（huò）分割，甚至於忽略。這種不同（tóng）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（qū）域采用最合理的走刀方式，提高了加工（gōng）效率。

三、走刀方式的合理選擇

1、基（jī）本選擇原則

選擇走刀方式時要考慮兩點：一是加工時間的長短，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，加工餘量較（jiào）均勻。而選用行切方式的加工餘量較不均勻，若希（xī）望行切加工後留下較均勻的餘量，通常需要增加（jiā）圍繞邊界的（de）環切刀軌。若忽（hū）略餘量不均勻性要求，行切走（zǒu）刀的刀軌長（zhǎng）度通常是比較短的；若考慮餘量的不（bú）均（jun1）勻性而增加環切（qiē）刀軌，當（dāng）加工區域邊界較長（如多島（dǎo）嶼情況），則圍繞邊界的環（huán）切刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長（zhǎng）。行切走刀刀位容（róng）易計（jì）算，占（zhàn）用內（nèi）存少（shǎo），但抬刀次（cì）數較多。采用環形刀軌時，則需要多次（cì）對環邊（biān）界進（jìn）行偏置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇

工件外形特征決定了加（jiā）工的走刀方式。根據加工客體的不同，可（kě）將工件簡單的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵（miàn）形腔類（lèi）一般采用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑加工（gōng）成型，如（rú）盒（hé）體、基座等零件，加（jiā）工餘量（liàng）較大，采用行切方式有利於發揮機床的最大（dà）進給速度，提高加工效（xiào）率，同時其切削表麵質量也好（hǎo）於環切加工。

自由曲麵類一般采用環切加工，主要是由（yóu）於曲（qǔ）麵多為鑄件或由規則形狀加工成型，餘量分布不均勻，同時（shí）曲麵對型麵精度要求（qiú）較高；其次是環（huán）切加工與行切方式相（xiàng）比具有良好的曲麵加工特性（xìng），更能逼近曲麵的真實形（xíng）狀。

3、根（gēn）據加（jiā）工策略選擇

零件的（de）加（jiā）工常分為粗加工、半（bàn）精加工、精加工三個加工（gōng）階（jiē）段，有時還有光整加工階段，合理劃（huá）分加工階段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床（chuáng）功（gōng）能相對單一，所以工藝路線中可較明顯地看出（chū）各個階段的界線，但數控銑削加工（gōng）方式下這（zhè）個界線相（xiàng）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容，精加工階（jiē）段也可能有粗加工的痕跡)，從保證加工質量考慮，數控加工時加工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝夾時間（jiān）和簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統加工工藝有些（xiē）不同。

粗加工的主要目標是追求（qiú）單位時間內的材（cái）料去除率，並為半精（jīng）加工（gōng）準備工件的幾何輪廓。 故多采用行（háng）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（biǎo）麵精加工餘量均勻。故多采用環切方式。精加工的主要目標是獲得幾何尺寸（cùn）、形狀精度及表麵質（zhì）量符合要求（qiú）的工件。應（yīng）根據工件的（de）幾（jǐ）何特征（zhēng）對內部采用行切方式，對邊緣及接合處（chù）采用環切方式。

4、根（gēn）據編程策略選擇（zé）

編程（chéng）時確定走刀方式的原則主要有：應能保證零件（jiàn）的加工精（jīng）度和（hé）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（shí）間；應使數值計算簡單，程序段數量（liàng）少，以減少編程工作量。一般而（ér）言（yán），對於平麵形腔類（lèi）采用行切方（fāng）式劃分加工域，以減少抬刀次數；自由曲（qǔ）麵類環切方式逼近形狀。毛坯形狀（zhuàng）的選用大小會影響編程的選擇，可通過（guò）加（jiā）大毛坯外形，將（jiāng）不易裝（zhuāng）夾的外形加工轉化為（wéi）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行切方式去大餘量，以提高加工（gōng）效率。