数控加工中的走刀路线优化

在数控加工中，刀具的刀位点相对于工件运动的轨迹和方向称为进给路线，也称为走刀路线，它既包括切削加工的路线，又包括刀具切入、切出的空行程路线。它不但包括工步的内容，也反映出工步的顺序，是编写数控加工程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下事项。

（1）粗加工的走刀路线应以提高加工效率为主，尽可能缩短粗加工时间。

例如，对于敞开平面铣削，在切削功率许可的情况下，尽可能选用较大直径的面铣刀，以减少走刀次数；对于封闭凹槽铣削，在满足铣刀半径小于或等于内槽轮廓最小曲率半径的前提下，尽量选择较大直径的铣刀。

此外，粗加工走刀路线还应使各处精加工余量均匀，以利于提高精加工质量。当铣削无岛屿封闭凹槽时，一般有三种走刀方案，如图2-15所示。图2-15（a）所示为行切法；图2-15（b）所示为环切法；图2-15（c）所示为先用行切法切除大量余量，后沿周向环切一刀。在这三种方案中，图2-15（a）所示方案最差；图2-15（b）所示方案虽有利于保证加工质量，但计算较复杂，程序段较多；图2-15（c）所示方案计算简单，又能使槽内侧面精加工余量均匀，有利于获得满意的表面粗糙度。

图2-15　无岛屿封闭凹槽铣削走刀路线安排

（2）精加工的走刀路线应能保证零件加工精度和表面粗糙度的要求，并兼顾加工效率。

在数控铣削加工中，有顺铣和逆铣两种铣削方法。通常精加工采用顺铣法，这样有利于切削刃切入，减少刀具磨损和振动，提高零件加工表面的质量。采用点位控制数控机床加工位置精度要求较高的孔系时，应特别注意孔加工顺序的安排，若孔加工顺序安排不当，则有可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。

图2-16（a）所示为零件图，在该零件上镗六个尺寸相同的孔，有两种走刀路线，如图2-16（b）、（c）所示。当按图2-16（b）所示的走刀路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，Y轴方向反向间隙会使定位误差增大，从而影响5、6孔与其他孔的位置精度。

当按图2-16（c）所示的走刀路线加工时，由于6、5孔与1、2、3、4孔定位方向相同，Y轴方向反向间隙不起作用，因此有利于提高孔系的位置精度。

图2-16　孔加工定位顺序(www.xing528.com)

（3）应使数值计算简单、程序段数量少，以减少数程编程工作量。

（4）应缩短加工路线，减少刀具空行程移动时间。

对于点位控制数控机床，如果只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线是无关紧要的，则应按空行程最短来安排走刀路线。零件上的孔系如图2-17（a）所示。图2-17（b）所示的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用图2-17（c）所示的走刀路线，则可减少空刀时间，进而可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。

图2-17　钻孔走刀路线安排

（5）进、退刀位置应选在不太重要的位置上，并且使刀具尽量沿切向方向切入和切出，避免沿法向切入、切出和进给中途停顿而产生刀痕。

如图2-18所示，铣削零件的轮廓时，一般采用立铣刀侧刃进行。为减少接刀痕迹，保证零件表面的质量，刀具的切出或切入应沿零件轮廓的切向，即切向切入和切向切出，并将刀具的切入点、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。

图2-18　刀具切入和切出方式

此外，应尽量减少刀具在轮廓加工切削过程中的暂停（避免切削力突然变化，从而造成弹性变形），以免留下刀痕。

（6）应选择使工件在加工后变形小的走刀路线。

对横截面积小的细长零件或薄板零件应分几次走刀进行加工，直到最后尺寸，采用对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。