​CNC數控加工,如何正確選擇走刀（dāo）方式技巧！

隨（suí）著現（xiàn）代製造加工技術的不斷（duàn）發展（zhǎn），數控加工設備和其配套的CAM 係統得到了廣泛（fàn）的應用和發展。CAM 係統生成的加工（gōng）刀具軌跡（即走刀方式）是控（kòng）製設備加工運作（zuò）的核心（xīn），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（chuáng）刀具（jù）的使用壽命等多個方麵，最終決定生產效率。

本文通過對走刀方式的不同特點，及影響其選擇的部分因素的分析，並且（qiě）針對銑削（xuē）過程中工藝方（fāng）法及走刀方式的比較，為如何選擇合適（shì）的（de）走刀方式提供了參考依據。

一、走刀（dāo）方式

1、走（zǒu）刀方式的基本概念

數控加工中，走刀方（fāng）式是指刀（dāo）具完成工件切削時的軌跡規劃（huá）方式。在對同一個零件加工中（zhōng），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

走刀方式可化分為4類：單向（xiàng）走刀、往複走刀、環切（qiē）走刀和複合走刀。複合走刀是前三種的混合走刀。采用單向或往複走刀，從加工策略來（lái）說都是行切走刀。因（yīn）此根據加工策（cè）略的（de）不同，走刀方式又可分為行切、環切和其他特殊方式。通常使用的是行切和環切。

行切方式（shì）加工，有（yǒu）利於發（fā）揮機床的最大進給速度，同時其切削表麵質量也好於環切加工。然而，當（dāng）複雜的平麵型腔帶有多個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，常常（cháng）會產生附加的抬刀動作（zuò）， 即在刀具軌跡某處，或者為避免刀具與凸台（tái）發生幹（gàn）涉，或者為使刀具回至剩餘未加工區域， 就要讓刀具抬起，使（shǐ）之距加（jiā）工平麵有一定高度，再平移至（zhì）另外一刀具軌（guǐ）跡起始處，然後繼續切削動（dòng）作。

行切加工刀（dāo）具軌跡主要由一係列與某（mǒu）一固定方向平行的直線（xiàn）段組成，計算（suàn）簡（jiǎn）單。適用於（yú）簡單型腔（qiāng）精加工或去除大餘（yú）量的粗加（jiā）工。如圖1—往複行切刀軌。

環切加工中刀具沿著邊界輪廓相似的路（lù）徑走刀，由一組封閉曲線（xiàn）組成，能保證刀具切（qiē）削零（líng）件時（shí）保持相同的切（qiē）削狀（zhuàng）態（tài）。由於環切加工是通過連續偏置構造（zào）當前（qián）環（huán）形（xíng）軌跡圖來計算（suàn）下一條環形軌跡，計算複雜（zá）且耗時。適用（yòng）於複雜型腔及曲麵（miàn）的加工（gōng）。如圖2 —環切刀軌。

二、影（yǐng）響走刀方式的因素

1、工件自身的形狀及幾何要素：工件（jiàn）自身的（de）形狀及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（yǒu）的特性，是屬（shǔ）於不可變化的因素（sù），但卻是決（jué）定（dìng）走刀方式（shì）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（fāng）式選擇的直（zhí）接依據。工藝路線決定了加工域的先後順序，島嶼（yǔ）的合並（bìng）及拆分，粗加工、半精加工（gōng）、精加工的（de）劃（huá）分等。實現目（mù）標（biāo）的工藝路線有多種，這就決（jué）定了走刀方（fāng）式的不同選擇。

3、工件材料：工件材料也是決定走刀（dāo）方式的因素之一，工件材料是直接的加（jiā）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（shì）等（děng）選用（yòng）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分（fèn）的加工餘量（liàng）分（fèn）配是否均勻（yún），同時對可選毛坯（pī）的工件，利用毛坯大（dà）小、形（xíng）狀的不同，會改變裝夾方式、加工域的重新分（fèn）配等影響加工（gōng）策略（luè），導（dǎo）致（zhì）采取不同的走刀方（fāng）式。

4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝夾及（jí）緊固方式也間接影響走刀方式，如壓板產（chǎn）生的新“島嶼”的影響，緊固力對（duì）切削用量影響而導致（zhì）走刀方式的改變，振動對走刀方式影響。

5、刀具（jù）的選用：刀具（jù）的選用包括刀具材料、刀具形狀、刀具長度、刀具（jù）齒數等，這些參數決定（dìng）了刀具與工件接觸（chù）的麵積大小和頻率（lǜ），因（yīn）而決定了單位時（shí）間裏切削材（cái）料的體積大（dà）小和機床負荷，其（qí）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（fāng）式產生直接影響的是刀具大（dà）小（即（jí）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（bú）同。

6、加工域選擇：在銑削過程中，當複雜（zá）的平麵型腔帶有多個凸（tū）台從而形成多個內輪廓時，對於行（háng）切常常會產生附加的抬刀動作；對（duì）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，則會嚴重降低切削加工的效率。因（yīn）此，如何最大（dà）限度地減少這種狀況的（de）次（cì）數就是我們所關（guān）注的一個（gè）主要問題。

把整個切削區域按加工需要分成若幹子區域，分別（bié）加（jiā）工各子區域，抬刀發生在各子區域（yù）之間，同時根（gēn）據走刀方（fāng）式對這些加（jiā）工子區域合並或（huò）分割，甚至於忽（hū）略。這種不（bú）同的加工域選擇，既減少了抬刀次（cì）數又不會使加工軌（guǐ）跡的相對變長，同時可對新區域采用最合理的（de）走刀方式，提高了加工效率。

三、走刀方式的合理選擇（zé）

1、基本選擇原則

選擇走刀（dāo）方式時要考慮兩點：一是加（jiā）工時間的長短（duǎn），二是加工餘量是否均勻。一（yī）般來說，環切方式是基於工件形狀（zhuàng）的走刀方（fāng）式，加工餘量較均勻。而選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（jiào）均勻的餘量，通常需要增加圍繞（rào）邊界的環切刀軌（guǐ）。若忽（hū）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（biān）界的環切刀軌對總的加工時（shí）間影響比較明顯，行切刀軌一般會（huì）比環切（qiē）刀軌長。行切（qiē）走（zǒu）刀（dāo）刀位容易（yì）計算，占用內存少，但抬刀次數（shù）較（jiào）多。采用環形刀軌（guǐ）時（shí），則需要多次對環邊界進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（miàn）形腔類和自由曲（qǔ）麵類。平麵形腔（qiāng）類一般采（cǎi）用行切方式加工，由於該類工件多為毛坯整體掏銑加（jiā）工成型，如盒體（tǐ）、基座等零件，加工餘量較大（dà），采用（yòng）行切方式（shì）有利於發揮（huī）機床的最大進（jìn）給速度，提高（gāo）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（gōng），主要是由於曲麵多（duō）為鑄件或（huò）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（qiú）較高；其次是環切（qiē）加工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（zhuàng）。

3、根據加工策略選擇

零件的（de）加工常分為（wéi）粗加工、半精加（jiā）工、精（jīng）加工三個加工階段，有時還有光整加工階段，合理劃分加工階段是保證加工精度所必須的。傳統加工方式因機床（chuáng）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（xiàng）對模糊，而（ér）且可能（néng）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加工的痕跡)，從保（bǎo）證加工質量考慮（lǜ），數（shù）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和簡（jiǎn）化走刀動（dòng）作等，如何確定（dìng）各（gè）階段的加工內容，考慮的問題可能與傳統（tǒng）加工工藝有些不同。

粗加工的（de）主要目標是追求單位時間（jiān）內的材料去除（chú）率，並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方式進行層切。半精加工的主要目標是使（shǐ）工件輪廓（kuò）形狀平整，表麵精加工餘量均勻。故多（duō）采用環切方（fāng）式。精加工的主要目標是獲得幾何（hé）尺寸、形狀（zhuàng）精度及表麵質量符（fú）合要求（qiú）的工件。應根據工件的（de）幾何特征（zhēng）對內部采用行切方式，對邊緣及接合處采用環（huán）切方式（shì）。

4、根據編程策略選擇

編程時確定走刀方式的原則主要有：應能保證零件的加（jiā）工精度和表麵（miàn）粗糙度（dù）的要求;應盡量縮短（duǎn）加工路線，減少刀具（jù）空程移動時間；應使數值計算簡單，程序段數量少，以（yǐ）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（fèn）加工域，以減少抬刀次數；自由曲麵類環切方式逼近形狀。毛（máo）坯形狀的選用（yòng）大小會影響編程的選擇（zé），可（kě）通（tōng）過加大毛坯外形，將不易裝夾的外形加工轉化為易裝夾的行（háng）切方式（shì）形腔加工（gōng）；或將用環切加工的自由（yóu）曲麵改用行切方式去大餘量，以提高加工效率。