数控铣削加工的走刀路线

数控铣削加工的刀路线
反映了工序的加工过程，走刀路线合理与否，关系到工件的加工质量与生产效率。

尤其在数控铣削曲面零件过程中，应认真分析零件的加工要求及其结构特点，找出走刀路线中影响加工效率的因素，在保证零件加工精度和表面粗糙度要求的前提下，应尽量缩短加工路线，从而提高数控机床的加工效率，降低加工成本。

数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹称为走刀路线。

走刀路线反映了工序的加工过程，确定合理的走刀路线是保证铣削加工精度和表面质量的重要工艺措施之一，也是确定数控编程的前提。

数控铣削加工中走刀路线对工件的加工精度和表面质量有直接的影响，走刀路线合理与否，还关系到加工的生产效率，因此每道工序走刀路线的确定都是非常重要的。

一、走刀路线的确定原则
影响走刀路线的因素很多，有工艺方法、工件材料及状态、加工精度及表面粗糙度要求、工件刚度、加工余量、刀具的刚度及耐用度、机床类型和工件的轮廓形状等。

在确定走刀路线时，主要应遵循以下原则：
(1)保证产品质量，应将保证工件的加工精度和表面粗糙度要求放在首位。

(2)在保证工件加工质量的前提下，应力求走刀路线最短，并尽量减少空行程时间，提高加工效率。

(3)在满足工件加工质量、生产效率等条件下，尽量简化数学处理的数值计算工作量，以简化编程工作。

此外，在确定走刀路线时，还要综合考虑工件、机床与刀具等多方面因素，确定一次走刀还是多次走刀，以及设计刀具的切入点与切出点，切入方向与切出方向。

在铣削加工中，还要确定是采用顺铣还是逆铣等。

二、铣削方式的选择
铣削有顺铣和逆铣两种方式。

铣削加工中是采用顺铣还是逆铣，对工件表面粗糙度有较大的影响。

确定铣削方式应根据工件的加工要求，材料的性质、状态、使用机床及刀具等条件综合考虑。

由于采用顺铣方式，工件加工表面质量较好，刀齿磨损小，因此，一般情况下，尽可能采用顺铣，尤其是精铣内外轮廓、精铣铝镁合金、钛合金或耐热合金时，应尽量按顺铣方式安排走刀路线。

三、铣削曲面类零件走刀路线的确定
铣削曲面类零件的走刀路线加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。

在机械加工中，常会遇到各种曲面类零件，如模具或螺旋桨叶片等。

由于这类零件型面复杂，需用多坐标联动加工，因此多采用数控铣床或数控加工中心进行加工。

规划这类曲面的粗、精加工刀具运动轨迹时，常用球头刀采用行切法及环切法进行加工，可选择环切走刀方式或行切走刀方式。

所谓“行切法”是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行平行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的。

图1为加工某曲面的三种走刀路线，即沿参数曲面的U向行切方式、沿V向行切方式和环切方式。

对
于直母线类表面，采用图1b的方案显然更有利，每次沿直线走刀，刀位点计算简单，程序段小，而且加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。

图1a方案的优点是便于在加工后检验型面的准确度。

实际生产中最好将以上两种方案结合起来。

图1c所示的环切方案一般应用在内槽加工中，而在型面加工中由于编程麻烦，一般不用。

当工件的边界敞开时，为了保证加工的表面质量，应从工件的边界外进刀和退刀。

空间曲面加工应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采用不同的铣削方法。

(1)对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用两轴半坐标的行切法加工，即X、Y、Z
三轴中任意两轴做联动插补，第三轴做单独的周期进给，如图2所示，将X向分成若干段，球头铣刀沿YZ面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给△X，再加工另一相邻曲线，如此往复，依次切削，即可加工出整个曲面。

图2两轴半坐标行切法加工曲面
采用两坐标联动的三坐标行切法加工，通常采用球头铣刀，球头铣刀的刀头半径应选得大些，有利于散热，但刀头半径不应大于曲面的最小曲率半径。

由于二轴半坐标加工的刀心轨迹01O2为平面曲线，如图3所示，刀心轨迹0102为零件加工曲面ABCD的等距面IJKL与行切面PYZ的交线，故编程计算比较简单，常在工件曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中使用。

图3两轴半坐标行切法加工曲面的切削点轨迹
(2)对曲率变化较大和精度要求较高的曲面进行精加工，常采用三坐标联动加工，即X、Y、Z三轴可同时插补联动。

用三坐标联动加工曲面时，通常也用行切方法。

如图4所示，Pyz平面为平行于YZ坐标面的一个行切面，它与曲面的交线为ab，若要求ab为一条平面曲线，则应使球头刀与曲面的切削点总是处
于平面曲线ab上(即沿ab切削)，以获得规则的残留沟纹。

显然，这时的刀心轨迹0102不在Pyz平面上，而是一条空间曲面(实际是空间折线)，因此三轴联动加工常用于复杂空间曲面的精确加工，但编程计算较为复杂，所用机床的数控装置也必须具备三轴联动功能。

图4三坐标加工走刀路线
(3)对叶轮、螺旋桨这样的零件的空间曲面，仍然可采用“行切法”加工，但因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面干涉，应采用从里到外的环切，这样，有利于减少工件在加工过程中的变形，且常采用四坐标联动或五坐标联动加工。

即除了三个直角坐标运动外，为保证铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应做由坐标形成的摆角运动，在摆角的同时，还应做直角坐标的附加运动，以保证铣刀端面始终位于编程值所规定的位置上，即在切削成型点时，铣刀端平面与被切曲面相切，铣刀轴心线与曲面该点的法线一致。

这种加工的编程计算相当复杂，一般采用自动编程。

四、结束语
数控机床的使用效果很大程度上取决于用户数控加工工艺技术水平的高低。

在数控机床上加工零件，每道工序中每道工步的走刀路线确定都十分重要，因为它不仅与被加工零件表面粗糙度有关，而且与加工精度和加工效率有关系。

实际生产中，在不同的数控机床上加工相同的零件时，选择走刀路线所考虑的内容不完全一样，走刀路线的确定要根据零件的具体结构特点，综合考虑，灵活运用。

在工艺处理的过程中，应认真分析零件的加工要求及其结构特点，找出走刀路线中影响加工效率的因素，在保证零件加工精度和表面粗糙要求的前提下，尽量缩短加工路线，从而提高数控机床的加工效率，降低加工成本，最大限度发挥数控机床的优越性。