如何選擇走刀路線？

在數(shù)控加工中，走刀路線的選擇是工藝設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，直接影響加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。合理的走刀路線能縮短加工時(shí)間30%以上，同時(shí)顯著提升加工質(zhì)量。本文將系統(tǒng)解析走刀路線的選擇策略，幫助您全面掌握這一關(guān)鍵技術(shù)。

一、理解走刀路線的核心內(nèi)涵

走刀路線指刀具在整個(gè)加工工序中相對于工件的運(yùn)動軌跡，包括切削路徑和刀具引入、返回等非切削空行程。它不僅是編寫程序的依據(jù)，更反映了工序的順序和內(nèi)容。

選擇走刀路線時(shí)，首要目標(biāo)是保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次才考慮數(shù)值計(jì)算簡單、走刀路線短、效率高等因素。合理的走刀路線能確保刀具切削過程平穩(wěn)，減少不必要的空行程，從而提高整體加工效率。

二、走刀路線選擇的基本原則

1. 保證加工精度和表面質(zhì)量

最終輪廓應(yīng)一次走刀連續(xù)完成，避免中途停頓。因?yàn)榧庸み^程中切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形，若進(jìn)給停頓，切削力突然減小會改變系統(tǒng)平衡狀態(tài)，在零件輪廓上留下刻痕。

銑削零件外輪廓時(shí)，應(yīng)沿輪廓曲線延長線的切向切入，避免沿法向切入，以免在切入處產(chǎn)生刻痕而影響表面質(zhì)量。切離時(shí)也應(yīng)沿切線方向逐漸切離。精銑時(shí)宜采用順銑方式，以減小零件被加工表面粗糙度。

2. 尋求最短加工路線

對點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床（如鉆床、鏜床），應(yīng)按空程最短來安排走刀路線。如圖1.9.1b所示的路線相比1.9.1a可節(jié)省近一倍的定位時(shí)間。

在保證精度的前提下，應(yīng)盡量減少程序段數(shù)和空行程，使加工路線最短，提高生產(chǎn)效率。例如，加工多個(gè)孔時(shí)，合理安排孔系加工順序，可顯著減少刀具空行程時(shí)間。

3. 考慮工件變形控制

對細(xì)長零件或薄板零件，應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ去除余量法安排走刀路線。應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工步，以減少加工變形。

對于鑄件或鍛件，由于毛坯形狀與加工后零件形狀相似，可采用刀具軌跡按工件輪廓線運(yùn)動的方式，逐漸逼近圖紙尺寸。

三、不同加工情景的走刀路線選擇

1. 輪廓銑削的走刀路線

外輪廓銑削應(yīng)沿切線方向切入和切出，保證輪廓平滑過渡。內(nèi)輪廓銑削時(shí)，若輪廓曲線允許外延，也應(yīng)沿切線方向切入切出；若不允許外延，則只能沿法向切入切出，并盡量選在幾何元素交點(diǎn)處。

銑削封閉內(nèi)輪廓表面時(shí)，若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，刀具只能沿法向切入切出，此時(shí)切入點(diǎn)應(yīng)選在幾何元素交點(diǎn)處；無交點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離拐角，防止刀補(bǔ)取消時(shí)在輪廓拐角處留下凹口。

2. 型腔與曲面加工的走刀路線

平面型腔類工件多采用行切方式，有利于發(fā)揮機(jī)床最大進(jìn)給速度，提高效率，且切削表面質(zhì)量優(yōu)于環(huán)切。行切法刀位計(jì)算簡單，但可能在兩次走刀間留下殘留高度?？刹捎孟刃星凶詈蟓h(huán)切一刀的方式光整輪廓表面。

自由曲面類加工多采用環(huán)切方式，因曲面多為鑄件或由規(guī)則形狀加工成型，余量分布不均，環(huán)切能更好逼近曲面真實(shí)形狀。曲面邊界敞開時(shí)，球頭銑刀應(yīng)由邊界外開始加工。

3. 車削加工的走刀路線

軸類零件走刀路線原則是軸向走刀、徑向進(jìn)刀，循環(huán)切除余量的循環(huán)終點(diǎn)設(shè)在粗加工起點(diǎn)附近。盤類零件則應(yīng)徑向走刀、軸向進(jìn)刀，從大直徑端開始順序向前加工。

退刀路線選擇應(yīng)考慮安全性和最短路徑，常用方式有斜向退刀、徑-軸向退刀和軸-徑向退刀。確保退刀過程中不與工件碰撞，同時(shí)縮短空行程。

四、走刀路線優(yōu)化的實(shí)用技巧

1. 加工階段的策略差異

粗加工主要追求單位時(shí)間材料去除率，多采用行切方式或復(fù)合方式進(jìn)行層切。半精加工目標(biāo)是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻，多采用環(huán)切方式。精加工應(yīng)根據(jù)幾何特征對內(nèi)部采用行切，邊緣及接合處采用環(huán)切。

在某些情況下，“先精后粗” 的加工順序可能更合適，以滿足特定尺寸公差要求。

2. 編程優(yōu)化策略

簡化數(shù)值計(jì)算，使用子程序和宏指令減少重復(fù)計(jì)算，簡化程序段數(shù)。選擇合適起刀點(diǎn)，使其盡量靠近工件，減少空走刀并確保安全。將起刀點(diǎn)與對刀點(diǎn)分開，以更好地安排切削路徑。

復(fù)雜輪廓加工時(shí)，合理安排“回零”路線，使前后刀路起點(diǎn)和終點(diǎn)盡可能接近甚至重合，縮短進(jìn)給路線。

3. 特殊情況的處理

多島嶼型腔加工時(shí)，可將整個(gè)區(qū)域分成若干子區(qū)域，分別采用最合理的走刀方式，減少抬刀次數(shù)。薄壁零件加工應(yīng)采用分次走刀或?qū)ΨQ去除余量法，減少變形。

槽類結(jié)構(gòu)加工時(shí)需特別注意防止刀具與非加工面干涉，避免退刀時(shí)使用G0指令導(dǎo)致碰撞。

五、總結(jié)：走刀路線選擇的系統(tǒng)思維

走刀路線的選擇是多因素綜合權(quán)衡的結(jié)果，需同時(shí)考慮工件形狀、加工要求、機(jī)床特性等因素。合理的走刀路線應(yīng)滿足：保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、簡化編程過程三大目標(biāo)。

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用各種走刀策略，不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，才能充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高效、高精度加工。