CNC數控加工,如何正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代製造加工技術（shù）的不斷發展，數控加工（gōng）設備和其配套的CAM 係統得到了（le）廣泛（fàn）的應（yīng）用和發展。CAM 係統生成的加工刀具軌（guǐ）跡（即走（zǒu）刀（dāo）方式）是控製設備加工運作的核心，它直接影響加工工（gōng）件的精度、表麵粗糙度、總體加工時間、機床刀具的使用壽命等（děng）多個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同（tóng）特（tè）點，及（jí）影響其選（xuǎn）擇的部分（fèn）因素的分析，並且針對銑削過程中工（gōng）藝方（fāng）法（fǎ）及走刀方式的比較，為如何選擇合適的走刀方式提供了（le）參考依據。

一、走刀方式（shì）

1、走刀方式的基（jī）本概念

數控加工中，走刀（dāo）方式是指刀具完成工件切削時（shí）的軌跡規劃方式。在對同一個零件加工中，多種（zhǒng）走刀（dāo）方式都可以達（dá）到零件的（de）尺寸（cùn）及精度要求，但加工效率卻不相同（tóng）。

2、走刀方式的分類

走刀方式可化分為4類（lèi）：單向走刀（dāo）、往（wǎng）複走（zǒu）刀、環切走刀和（hé）複合走刀。複合走（zǒu）刀是前三種的混合走刀。采用單向或往（wǎng）複走刀，從加工策略（luè）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、環切和其他特殊（shū）方式。通常（cháng）使用的是（shì）行切和環切。

行切方式加工，有（yǒu）利於發揮機床的最大進給速度，同時其切削表麵質（zhì）量也好（hǎo）於環切加工。然而，當複雜（zá）的平麵型腔帶有多（duō）個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，常常（cháng）會產生附（fù）加的抬刀動作， 即在刀具軌跡某處，或者為（wéi）避免刀具與凸台發生幹涉，或者為（wéi）使刀具回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具（jù）抬起，使之距加工平麵有（yǒu）一（yī）定高度，再平移至另外一刀（dāo）具軌跡起始處，然（rán）後繼續切削動作。

行切加（jiā）工刀具軌跡主要由一係列與某一固（gù）定（dìng）方向平行的直線（xiàn）段組成，計算（suàn）簡單。適用於簡單型腔精加工或去除大餘量的粗（cū）加工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加工中刀具沿著（zhe）邊（biān）界輪廓相似的路徑走刀，由一組封閉曲線組成，能保證刀具切削零件時保持（chí）相同的切削狀態。由於環切加工是通過連續偏置（zhì）構（gòu）造當前環形軌跡圖來（lái）計算下一條環形軌跡，計算複雜且耗時（shí）。適用於複（fù）雜型腔及（jí）曲麵的（de）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：工件自身的形狀及幾何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（de）特性，是屬於不可變化的因素，但卻是決定走刀方（fāng）式的（de）根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的直接過（guò）程，是（shì）走刀方式選擇的直接依據。工藝路線決定（dìng）了加工（gōng）域的（de）先後順（shùn）序，島（dǎo）嶼的合並（bìng）及拆分，粗（cū）加（jiā）工（gōng）、半精加工、精加工的劃分等。實現目標（biāo）的工藝路線有多種，這就決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀方式的因素之一，工件材料是直接的加工對象，並不直接（jiē）影（yǐng）響走刀方（fāng）式，但會對刀具材料、大小、加工方式等（děng）選（xuǎn）用產（chǎn）生影響，從（cóng）而間接影響（xiǎng）走刀（dāo）方式。工件毛坯的形（xíng）狀和大小（xiǎo）等會造成工件各部分的加工餘量分配（pèi）是否均勻，同時對可選毛坯的工件，利用毛坯大（dà）小、形狀的不（bú）同，會改變裝夾（jiá）方式、加工域的重新分配等影響加工策略，導致采取不同的走刀方式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝（zhuāng）夾及緊固方式也間（jiān）接影響走刀（dāo）方式，如壓板產生的新“島嶼（yǔ）”的（de）影（yǐng）響，緊固力對切削用量影響而導致走刀方式的改變，振動對（duì）走刀方式影響。

5、刀具的選用：刀具的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具齒數（shù）等，這些參數決定了（le）刀具與工件接觸的（de）麵（miàn）積大小和頻率，因而決定了單位時間裏切削材料的（de）體積大小和（hé）機床（chuáng）負荷，其耐（nài）磨程度與刀具壽（shòu）命則決定了切削時（shí）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（dāo）具，會影響殘留區域的大小，造成（chéng）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，當複雜的平（píng）麵型腔帶有多個凸台從而形成多個（gè）內輪廓時，對於行切常常會（huì）產生附加的抬刀動作（zuò）；對於（yú）環切則會使加工（gōng）軌跡加長。這種附（fù）加抬刀動（dòng）作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工的效率。因此，如何最大限度地（dì）減少這種狀況的次數就是我們所關注的一個主要問題。

把整個切削區域（yù）按加工需要分成若幹子區域，分別加工（gōng）各子區域，抬刀發生在各子區域（yù）之間，同時根據走刀方式對（duì）這些（xiē）加工子區域合並或分割，甚至於忽略（luè）。這（zhè）種不同的加工域選擇，既減少了抬刀（dāo）次數又不會使加（jiā）工軌跡的相對變長，同時可對新區域采（cǎi）用最（zuì）合理的走（zǒu）刀方（fāng）式，提（tí）高了加工效率。

三、走刀方式的合理選（xuǎn）擇

1、基本選擇（zé）原則

選擇走刀方式時要考慮兩點：一是加工時間（jiān）的長短，二是（shì）加工（gōng）餘量是否均勻。一般來說，環切（qiē）方式是基於工件形狀的走刀方式，加工餘量較均勻。而選用（yòng）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（de）餘量，通常需要增加圍繞邊（biān）界的環切（qiē）刀軌。若忽略餘量不均勻性要求，行切走刀的刀軌長度通（tōng）常是比較短的；若考慮餘量（liàng）的不均勻性而增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多（duō）島嶼（yǔ）情況），則圍繞（rào）邊界（jiè）的環切刀軌（guǐ）對總的加工時（shí）間影響比較明顯，行切刀軌一般會比環切刀軌長。行切走刀刀位（wèi）容易計算，占用內存少，但（dàn）抬刀次數較多。采用環形刀軌時（shí），則需要多次對環（huán）邊界進行偏置並清除自交（jiāo）環。

2、根據外（wài）形特（tè）征選擇

工件外形特征決定了（le）加工的走刀方式。根據（jù）加工客體的不同，可將工件簡單的分成平麵形腔類和自由曲麵類。平麵形腔類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成型，如盒體、基座等零件，加工餘量較大，采用（yòng）行切方式有利於發（fā）揮機床的最大進給速度，提高加工效（xiào）率，同（tóng）時其切（qiē）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（gōng），主要是由於曲麵（miàn）多為鑄件或（huò）由規則形狀加工成型，餘量分布不（bú）均勻，同時曲麵對型麵精度（dù）要求較高；其次是環切加工（gōng）與行切方式相比具有良好的曲麵加工特性，更能逼近曲麵的真實形（xíng）狀。

3、根據加工策略選擇

零件的加工常（cháng）分為粗（cū）加工、半（bàn）精加工、精加工三個加工階段，有時還有光整加（jiā）工階段，合理劃分加工階段是（shì）保證加工精度所必須的（de）。傳統加工方式因機床功能相對單一，所以工藝路線中可較明（míng）顯地看出各個（gè）階段（duàn）的界線，但數控銑削加工方式下這（zhè）個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況(如粗加工階段有精加工的內容，精加工階段也可能有粗（cū）加工（gōng）的痕跡)，從保（bǎo）證加工質（zhì）量考慮，數（shù）控加工（gōng）時加工階段的劃分也是需要的，但為了減少裝夾時間和簡化走刀動作等，如何確定各階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統（tǒng）加工工藝有（yǒu）些不同。

粗加（jiā）工的主要目標是追求單位時間內的材（cái）料去（qù）除率（lǜ），並（bìng）為半精加（jiā）工準備工件的幾何輪廓。 故多采用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輪廓形狀平（píng）整，表麵精加工餘（yú）量均勻。故多采用環切方式。精加工的主要目標是獲（huò）得幾何尺（chǐ）寸、形狀精度及（jí）表麵質量符合要求的工件。應（yīng）根據工件的幾何特征對內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環切方式。

4、根據編程策略選擇

編程時確定（dìng）走刀方式的原則主要有：應能保證零（líng）件（jiàn）的加工精度和表麵粗糙度的要求（qiú）;應盡量縮短加工（gōng）路線，減少刀具空程移動時間；應使數值計算簡單，程序段數量（liàng）少，以減少編程工作量。一般而言，對於平麵形腔類采用行切方式劃分加工（gōng）域，以（yǐ）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（xiǎng）編程的選擇，可通過加大（dà）毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉化為（wéi）易裝（zhuāng）夾的行（háng）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，以提高加工效率。