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數(shù)控加工正確選擇走刀方式

作者：HY 來(lái)源：HY 發(fā)布時(shí)間：2022-12-12 15:27 瀏覽量：

隨著現(xiàn)代制造加工技術(shù)的不斷發(fā)展， CAM 系統(tǒng)生成的加工刀具軌跡（即走刀方式）是控制設(shè)備加工運(yùn)作的核心，它直接影響加工工件的精度、表面粗糙度、總體加工時(shí)間、機(jī)床刀具的使用壽命等多個(gè)方面，最終決定生產(chǎn)效率。數(shù)控加工中，走刀方式是指刀具完成工件切削時(shí)的軌跡規(guī)劃方式。在對(duì)同一個(gè)零件加工中，多種走刀方式都可以達(dá)到零件的尺寸及精度要求，但加工效率卻不相同。選擇走刀方式時(shí)要考慮兩點(diǎn)：一是加工時(shí)間的長(zhǎng)短，二是加工余量是否均勻。
走刀方式可化分為4類：單向走刀、往復(fù)走刀、環(huán)切走刀和復(fù)合走刀。復(fù)合走刀是前三種的混合走刀。采用單向或往復(fù)走刀，從加工策略來(lái)說(shuō)都是行切走刀。因此根據(jù)加工策略的不同，走刀方式又可分為行切、環(huán)切和其他特殊方式。行切加工刀具軌跡主要由一系列與某一固定方向平行的直線段組成，計(jì)算簡(jiǎn)單。適用于簡(jiǎn)單型腔精加工或去除大余量的粗加工。環(huán)切加工中刀具沿著邊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(shí)保持相同的切削狀態(tài)。由于環(huán)切加工是通過(guò)連續(xù)偏置構(gòu)造當(dāng)前環(huán)形軌跡圖來(lái)計(jì)算下一條環(huán)形軌跡，計(jì)算復(fù)雜且耗時(shí)。適用于復(fù)雜型腔及曲面的加工。環(huán)切方式是基于工件形狀的走刀方式，加工余量較均勻。而選用行切方式的加工余量較不均勻，若希望行切加工后留下較均勻的余量，通常需要增加圍繞邊界的環(huán)切刀軌。行切走刀刀位容易計(jì)算，占用內(nèi)存少，但抬刀次數(shù)較多。采用環(huán)形刀軌時(shí)，則需要多次對(duì)環(huán)邊界進(jìn)行偏置并清除自交環(huán)。

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面。這是工件本身固有的特性，是屬于不可變化的因素，但卻是決定走刀方式的根本因素。
2、工藝路線：工藝路線是實(shí)現(xiàn)加工目的的直接過(guò)程，是走刀方式選擇的直接依據(jù)。工藝路線決定了加工域的先后順序，島嶼的合并及拆分，粗加工、半精加工、精加工的劃分等。實(shí)現(xiàn)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(duì)象，并不直接影響走刀方式，但會(huì)對(duì)刀具材料、大小、加工方式等選用產(chǎn)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(huì)造成工件各部分的加工余量分配是否均勻，同時(shí)對(duì)可選毛坯的工件，利用毛坯大小、形狀的不同，會(huì)改變裝夾方式、加工域的重新分配等影響加工策略，導(dǎo)致采取不同的走刀方式。
4、工件的裝夾及緊固方式：工件的裝夾及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(dǎo)致走刀方式的改變，振動(dòng)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(zhǎng)度、刀具齒數(shù)等，這些參數(shù)決定了刀具與工件接觸的面積大小和頻率，因而決定了單位時(shí)間里切削材料的體積大小和機(jī)床負(fù)荷，其耐磨程度與刀具壽命則決定了切削時(shí)間的長(zhǎng)短。而其中對(duì)走刀方式產(chǎn)生直接影響的是刀具大小（即直徑）。由于選取不同直徑的刀具，會(huì)影響殘留區(qū)域的大小，造成加工軌跡的變化，導(dǎo)致走刀方式的不同。
6、加工域選擇：在銑削過(guò)程中，當(dāng)復(fù)雜的平面型腔帶有多個(gè)凸臺(tái)從而形成多個(gè)內(nèi)輪廓時(shí)，對(duì)于行切常常會(huì)產(chǎn)生附加的抬刀動(dòng)作；對(duì)于環(huán)切則會(huì)使加工軌跡加長(zhǎng)。這種附加抬刀動(dòng)作或加工軌跡加長(zhǎng)，則會(huì)嚴(yán)重降低切削加工的效率。因此，如何最大限度地減少這種狀況的次數(shù)就是我們所關(guān)注的一個(gè)主要問(wèn)題。
把整個(gè)切削區(qū)域按加工需要分成若干子區(qū)域，分別加工各子區(qū)域，抬刀發(fā)生在各子區(qū)域之間，同時(shí)根據(jù)走刀方式對(duì)這些加工子區(qū)域合并或分割，甚至于忽略。這種不同的加工域選擇，既減少了抬刀次數(shù)又不會(huì)使加工軌跡的相對(duì)變長(zhǎng)，同時(shí)可對(duì)新區(qū)域采用最合理的走刀方式，提高了加工效率。
根據(jù)加工策略零件的加工常分為粗加工、半精加工、精加工三個(gè)加工階段。
粗加工的主要目標(biāo)是追求單位時(shí)間內(nèi)的材料去除率，并為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓。故多采用行切方式或復(fù)合方式進(jìn)行層切。半精加工的主要目標(biāo)是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻。故多采用環(huán)切方式。精加工的主要目標(biāo)是獲得幾何尺寸、形狀精度及表面質(zhì)量符合要求的工件。應(yīng)根據(jù)工件的幾何特征對(duì)內(nèi)部采用行切方式，對(duì)邊緣及接合處采用環(huán)切方式。

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