CNC數控（kòng）加工,如何（hé）正確選擇走刀方式技巧！

隨著現代製造加工（gōng）技術的不斷發展，數控加工設備和其配套（tào）的CAM 係統得到了廣泛的應用和發展。CAM 係統生成的加工（gōng）刀具軌（guǐ）跡（即走刀方式）是控製設備加工（gōng）運作的核心，它直接影（yǐng）響加工工件的精度、表麵（miàn）粗糙度、總體加工時間、機床刀（dāo）具的使用壽命等多個方麵，最終決定生產效率。

本（běn）文通過對走刀（dāo）方式的不同特點（diǎn），及影響其選擇的部分因素的分析，並且（qiě）針對銑削過程中工藝方法及走刀方式（shì）的比較，為如何選擇合適的走（zǒu）刀方式提供了參考依（yī）據。

一、走刀方式

1、走刀方（fāng）式的基本概念

數控加工中，走刀方式是指刀具（jù）完成（chéng）工件切削時（shí）的軌跡規（guī）劃（huá）方式。在對同一個零件加工中，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。

2、走刀方式的分類

走刀（dāo）方式（shì）可化分為4類：單向走刀、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刀。采用單向或往複走（zǒu）刀，從加工策略來說（shuō）都是（shì）行切走刀。因此根據（jù）加工策略的不同，走刀（dāo）方式又可分為行切、環（huán）切和其（qí）他特（tè）殊（shū）方式。通常使用的是行切和環切。

行（háng）切方式加工，有利於發揮（huī）機床的最大進給速度，同時其切削表麵質量（liàng）也好於環切加（jiā）工。然而（ér），當複（fù）雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，常常會產生附加的抬刀動作， 即在刀（dāo）具軌跡某處，或者為避免刀具與凸台（tái）發生（shēng）幹涉，或者為使刀具回（huí）至剩餘未（wèi）加工區域， 就要讓（ràng）刀具抬（tái）起，使之距加工平麵有一定高度，再平移至另外一刀具（jù）軌跡起始處，然後繼（jì）續切削動作（zuò）。

行切加工刀具軌跡主要由一係列與某一固（gù）定方向平行的直線段組成，計算簡單。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邊界輪（lún）廓相似的路徑（jìng）走刀，由（yóu）一組封閉曲（qǔ）線組成，能保證（zhèng）刀具切削零件時保持相同的（de）切削狀態。由（yóu）於環切加工是通過連續偏置構造當前環形軌（guǐ）跡圖來計算下一（yī）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（qiē）刀軌。

二、影響走刀方式的因素

1、工件自身的形狀及（jí）幾（jǐ）何要素：工件自身的形狀及幾何要（yào）素包括加工域的幾何形狀、島嶼的大小和位置等方麵。這（zhè）是工（gōng）件本身固有的特性，是屬於不可變化的因素，但卻是（shì）決定（dìng）走刀方（fāng）式的根本因素。

2、工藝路線：工藝路線是實現加工目的的直接過程，是走刀方式選擇的直（zhí）接依據。工（gōng）藝路線決定了加工域的先後順序，島嶼的合並及拆分（fèn），粗加工、半（bàn）精加工、精加工的（de）劃分等。實現目標的工藝路線有多種（zhǒng），這就（jiù）決定了走刀方式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料（liào）也是決定走刀方（fāng）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，但會對刀具材料、大小、加工方式等選用（yòng）產（chǎn）生影響，從而間接影響走刀（dāo）方式。工（gōng）件（jiàn）毛坯的形狀（zhuàng）和大小等（děng）會造成工件（jiàn）各部（bù）分的加工餘量分配是否均勻，同（tóng）時（shí）對可選毛坯的工件，利（lì）用毛坯大小、形狀的（de）不同（tóng），會改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加工策略，導致采取不同（tóng）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（yě）間接影響走刀方（fāng）式，如壓板產（chǎn）生的新“島嶼”的影響，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（yòng）：刀具（jù）的選用包括刀（dāo）具（jù）材料、刀具形狀、刀具長度、刀具（jù）齒數等，這些參數決定（dìng）了刀具與（yǔ）工件接觸（chù）的麵積大小和頻率，因而決定了單位時間裏切削材料的體積大小和機床（chuáng）負荷，其耐（nài）磨程度與刀具壽命則決定了切削時間的長短。而其中對（duì）走刀方式產生直（zhí）接影（yǐng）響的（de）是刀具（jù）大小（即直徑）。由於選取不同直徑的（de）刀具，會影（yǐng）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，當複（fù）雜的平麵型腔帶有多個凸台從而形成多個內輪廓時，對於（yú）行切常常會（huì）產生附加的抬刀動（dòng）作（zuò）；對於環切則會（huì）使加工軌跡加長。這種附加抬刀動作或加工軌跡加長，則會嚴重降低切削加工（gōng）的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀況的次數就是（shì）我們所關注的一個主要問題。

把整個切削區域按（àn）加工需要（yào）分成若幹子區域，分（fèn）別加工各子區域，抬刀發生在各子（zǐ）區域之間，同時根據走刀方式（shì）對這些加工子區域（yù）合並或分割，甚（shèn）至於忽略。這種不（bú）同的加工域選擇，既減少了（le）抬（tái）刀次數又不會使加工軌跡的相對變（biàn）長，同時可對新區域采用最合理的走刀方式（shì），提（tí）高了加工效率。

三、走（zǒu）刀（dāo）方式的合理（lǐ）選（xuǎn）擇

1、基本選（xuǎn）擇原則（zé）

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（jun1）勻。一般來說，環切方式是基於工件形狀的（de）走（zǒu）刀方式，加工餘量（liàng）較均勻。而選用行切方式的加工餘量較不均勻，若（ruò）希望行切加工後留下較（jiào）均勻（yún）的餘量，通常需要增加圍繞邊（biān）界的（de）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（liàng）的不均勻性而增加環切刀軌，當加工區域邊界較長（如多島嶼情況），則圍繞邊界的（de）環切刀軌對總的加工時間影響比較明顯，行切刀軌一（yī）般會比環切刀軌長。行切（qiē）走刀刀位容易計算，占用內存少，但抬刀次數較（jiào）多。采用環形刀軌時，則需要多次對環邊界進行偏置並清除自交環。

2、根（gēn）據外形特征選擇

工件外（wài）形特征決定了（le）加工的走刀方式。根據加工客體的不同，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（lèi）一般采用行切方式加工，由於該類（lèi）工件多為毛（máo）坯整體掏銑加工成型，如盒（hé）體、基座等零件，加工餘量較（jiào）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（lǜ），同時其切（qiē）削表麵質量也好於環切加（jiā）工。

自（zì）由曲麵（miàn）類一（yī）般采用環切加工，主要是由於曲麵（miàn）多為鑄件或由規則形（xíng）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（qí）次是環切加工與行切方式相比具有良好（hǎo）的（de）曲麵加工（gōng）特（tè）性，更能逼近曲麵的真實形狀。

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（gōng）三個加工階段，有時還有（yǒu）光整加（jiā）工（gōng）階（jiē）段，合理（lǐ）劃分加工階段是保證加工（gōng）精（jīng）度所（suǒ）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（xiàn）中可較（jiào）明顯地看出各個階段的界線，但數控銑削加工方式下這個界線相對模糊，而且可能會有揉合的情況(如粗加工（gōng）階（jiē）段有精加工的內容，精加工階段也（yě）可能有粗加工的痕跡)，從保（bǎo）證加工質量考慮，數（shù）控加工時（shí）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加工工藝有些不同。

粗加工的主要目（mù）標是追求單位時間內的材料去除率（lǜ），並（bìng）為半精加工準備工件的幾何輪廓。 故多采用行切方式或複合（hé）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（gōng）的主要目標是獲得（dé）幾何（hé）尺寸、形狀精度及表麵質量符合要求的（de）工件。應根（gēn）據工件的幾何特征對內部（bù）采用行切方式（shì），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（què）定走刀（dāo）方式的原則主要有：應能保證（zhèng）零件的（de）加工精度和表（biǎo）麵粗糙度的要求;應（yīng）盡量（liàng）縮短加工路（lù）線，減少刀具空程移動時間；應（yīng）使數（shù）值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。一（yī）般而（ér）言，對於平麵形腔類采用（yòng）行切方式劃分（fèn）加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式（shì）逼近形狀（zhuàng）。毛坯形狀的選用大小會影（yǐng）響（xiǎng）編程的選（xuǎn）擇，可（kě）通過加大毛坯外形，將不易裝夾的（de）外（wài）形加工轉化為易裝夾的行切方式形腔加（jiā）工；或將用環切加工（gōng）的自由曲麵改用行切方式去大（dà）餘量，以提（tí）高加工（gōng）效率。