CNC數控加工,如何正確選擇走刀方（fāng）式技巧！

隨著（zhe）現代製造加工技術的不斷發展，數控（kòng）加工設備和其配套的CAM 係統得到了廣泛的應用和發展（zhǎn）。CAM 係統（tǒng）生成的加工刀具軌跡（即走刀（dāo）方式）是（shì）控製設備加工運作（zuò）的核心，它直接影響加（jiā）工工件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽命（mìng）等多個方麵，最終決定生（shēng）產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影響其選擇的部分（fèn）因素的分析，並且針對銑削過程（chéng）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（shì）的（de）基本概念

數控加工中，走刀方式是（shì）指刀具完成工件切（qiē）削時的軌跡規劃方式。在對同一個零件加工中，多種（zhǒng）走刀方式（shì）都可以達到零（líng）件的尺（chǐ）寸及精度要求，但加工效率卻不相同。

2、走刀方式的分類（lèi）

走刀方式可化分為4類：單向走刀、往複走刀、環切走（zǒu）刀和複合走刀。複合走刀是前三種的（de）混合走刀。采用單向或往複走刀，從加工策略來說（shuō）都是行切走刀。因此根據加工（gōng）策（cè）略的不同，走（zǒu）刀方式又可分為行切、環切和其他（tā）特殊方式（shì）。通常使用的是行切和環切。

行切方式加工，有利於（yú）發（fā）揮機床的最大（dà）進給速度，同（tóng）時其切（qiē）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（gè）凸台從而形成多個內輪廓時，常（cháng）常會產生附加的抬刀動作， 即在刀具軌（guǐ）跡某處，或（huò）者為避免刀具與凸台（tái）發生幹涉，或者為使刀具回（huí）至剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬起，使之距加工平麵有一定高度，再平移至另（lìng）外一刀具軌跡起始處，然後繼續切削動（dòng）作。

行切加（jiā）工刀具軌（guǐ）跡主要由一係（xì）列與某一固定方向平行的直線段組成，計（jì）算簡（jiǎn）單。適用於簡單型腔精加（jiā）工（gōng）或去除（chú）大餘量的粗加工（gōng）。如圖1—往複行切（qiē）刀軌。

環切加工中刀具（jù）沿著邊界輪廓相似的路徑走刀，由一（yī）組封（fēng）閉曲線組成，能保證刀具切削零件時保（bǎo）持相同的（de）切削狀態。由於環切（qiē）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（jì）算複雜且耗時。適用於複雜（zá）型腔及曲麵的加工（gōng）。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（hé）要素：工（gōng）件自身的（de）形狀及幾何要素包括加工域的幾何形狀（zhuàng）、島（dǎo）嶼的大小和位置等方（fāng）麵。這是工件本身固有的特性，是屬於不可變（biàn）化的因素，但卻是決定走刀方（fāng）式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工（gōng）目的的直接過程，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（dǎo）嶼的合並及拆分，粗加工、半精加工、精加工的劃分等（děng）。實現目標的工藝路線有（yǒu）多種，這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定（dìng）走刀方（fāng）式的因素之一，工件材料是直接的加（jiā）工對（duì）象，並不直接影響走刀方（fāng）式，但會對刀具（jù）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小等會造成工件各部（bù）分的加工（gōng）餘（yú）量分配是否均勻（yún），同時對可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同（tóng），會改變裝夾方式、加工域的重新分配（pèi）等影響加工策（cè）略（luè），導致采取不同的（de）走（zǒu）刀方式。

4、工件的裝夾及緊固方（fāng）式：工件的裝（zhuāng）夾及緊固方式也（yě）間接影響走刀方（fāng）式，如壓板產生的新“島嶼”的影響（xiǎng），緊固力對切削用量影響而導致走刀（dāo）方式的改變，振動對走刀（dāo）方式影響。

5、刀具的選（xuǎn）用：刀具的（de）選用（yòng）包括刀具材料、刀具（jù）形狀、刀具長（zhǎng）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）小和頻率，因（yīn）而決定了單位時間裏切削材（cái）料的體積大小和機床負（fù）荷，其耐磨程度與刀具壽命則決定了（le）切削時間的長短（duǎn）。而其中對走刀方式產（chǎn）生直接影響（xiǎng）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）：在銑削過程中，當複雜的平麵型（xíng）腔帶有多個凸（tū）台從（cóng）而形成多個內輪廓（kuò）時（shí），對於行切常常會產生附加的抬刀動（dòng）作；對於環切則會使加工軌跡加長。這種附加抬刀動作或加工軌跡加長，則（zé）會嚴重降低切削（xuē）加工（gōng）的效率。因此，如何最大（dà）限度地減少這種狀況的次數就是我們所關注的一個主要問題。

把整個切（qiē）削區域（yù）按加（jiā）工需要分成若幹子區域，分別（bié）加工各（gè）子區域，抬刀發生在（zài）各子（zǐ）區（qū）域之（zhī）間，同時根據走刀方式對這些加工子區域（yù）合並（bìng）或分（fèn）割，甚至於忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了（le）抬刀（dāo）次數又不會使加工軌跡（jì）的相對變長，同時可對新區域采用最合理的走刀方式，提（tí）高了（le）加工（gōng）效率。

三、走刀方（fāng）式的合理選擇

1、基本選擇原則

選擇走刀方（fāng）式時要考慮兩點：一是加工時間的長短，二是加（jiā）工餘量（liàng）是（shì）否均勻。一般來說，環切方式是基於工件形狀的（de）走刀方式，加（jiā）工（gōng）餘量較均勻。而選（xuǎn）用行切方式的加工餘量較不均勻，若希望行切加工後留下較均勻的餘量，通常需要增（zēng）加圍（wéi）繞邊界的環切刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走刀的刀軌長度通常是比較短的；若考慮餘量的不均勻（yún）性而增加環切刀軌，當加工區域（yù）邊界較長（如多島嶼情（qíng）況），則圍繞邊（biān）界的（de）環切刀軌對總的加工時間影響比較明（míng）顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長（zhǎng）。行切走刀刀位容易計算，占用內（nèi）存少，但（dàn）抬刀次數較多。采用環形刀軌時，則需（xū）要多次（cì）對環邊界進行偏（piān）置並清除自交環。

2、根據外形特征選擇（zé）

工件外形特征決定了加工的走刀方式。根據加工客體的不（bú）同，可將（jiāng）工件簡單的分成（chéng）平（píng）麵形腔類和自（zì）由曲麵類。平麵（miàn）形腔類一般（bān）采用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑（xǐ）加工（gōng）成型，如（rú）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的最大進給速度，提高加工效率，同時其切削表（biǎo）麵質量也好於環切加工。

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

3、根（gēn）據加工策略選（xuǎn）擇

零件的加工常分為粗加工、半精加（jiā）工、精加工三個加工階段，有時還有（yǒu）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（xū）的。傳統加工（gōng）方式因機床功能相對單一，所以工藝路線中可較明顯（xiǎn）地看出各個階段的界線，但數控銑削加工（gōng）方式下這個界線相對模糊，而且可（kě）能會有揉（róu）合（hé）的（de）情況(如粗加工階段有精加工的（de）內容（róng），精加工階段（duàn）也可能有粗加工（gōng）的痕跡)，從保（bǎo）證加工質量考（kǎo）慮，數控（kòng）加工時加（jiā）工階段（duàn）的劃分也是需（xū）要的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作（zuò）等，如（rú）何確定各階段的加工內容，考慮（lǜ）的問題可能與（yǔ）傳（chuán）統（tǒng）加工工藝有些不同。

粗加工的主（zhǔ）要目標是追求單位時間內的材料去除率（lǜ），並為半精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采用行切方（fāng）式或複合方式進行層切。半精加工（gōng）的主要目標是使工件輪廓形狀平整，表麵精加工餘量（liàng）均勻。故多采用環切方（fāng）式（shì）。精加（jiā）工（gōng）的主要目標是獲（huò）得幾（jǐ）何尺寸、形狀精度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用行切方式，對（duì）邊緣及接合處采（cǎi）用環切（qiē）方式。

4、根據編程策略選擇

編程（chéng）時確定走刀方式的原則主要（yào）有：應能保證零（líng）件的加工精度和表麵粗糙度的要求;應盡量縮（suō）短加工路線，減（jiǎn）少刀具空程移動（dòng）時間；應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工（gōng）作量。一般而（ér）言（yán），對於平麵形腔類（lèi）采用行（háng）切方式劃分加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛坯形狀的選用大小會影響編程的選擇，可通過加大毛坯（pī）外形，將不易（yì）裝夾（jiá）的外形加工轉化為易裝夾的行切方式形腔加工（gōng）；或將用（yòng）環切加工（gōng）的自由曲麵改（gǎi）用行切方式去（qù）大餘量（liàng），以提高加工效率。