如何选择走刀路线？

在数控加工中，走刀路线的选择是工艺设计的核心环节，直接影响加工精度、表面质量、生产效率和生产成本。合理的走刀路线能缩短加工时间30%以上，同时显著提升加工质量。本文将系统解析走刀路线的选择策略，帮助您全面掌握这一关键技术。

一、理解走刀路线的核心内涵

走刀路线指刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，包括切削路径和刀具引入、返回等非切削空行程。它不仅是编写程序的依据，更反映了工序的顺序和内容。

选择走刀路线时，首要目标是保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次才考虑数值计算简单、走刀路线短、效率高等因素。合理的走刀路线能确保刀具切削过程平稳，减少不必要的空行程，从而提高整体加工效率。

二、走刀路线选择的基本原则

1. 保证加工精度和表面质量

最终轮廓应一次走刀连续完成，避免中途停顿。因为加工过程中切削力会使工艺系统产生弹性变形，若进给停顿，切削力突然减小会改变系统平衡状态，在零件轮廓上留下刻痕。

铣削零件外轮廓时，应沿轮廓曲线延长线的切向切入，避免沿法向切入，以免在切入处产生刻痕而影响表面质量。切离时也应沿切线方向逐渐切离。精铣时宜采用顺铣方式，以减小零件被加工表面粗糙度。

2. 寻求最短加工路线

对点位控制的数控机床（如钻床、镗床），应按空程最短来安排走刀路线。如图1.9.1b所示的路线相比1.9.1a可节省近一倍的定位时间。

在保证精度的前提下，应尽量减少程序段数和空行程，使加工路线最短，提高生产效率。例如，加工多个孔时，合理安排孔系加工顺序，可显著减少刀具空行程时间。

3. 考虑工件变形控制

对细长零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。应先安排对工件刚性破坏较小的工步，以减少加工变形。

对于铸件或锻件，由于毛坯形状与加工后零件形状相似，可采用刀具轨迹按工件轮廓线运动的方式，逐渐逼近图纸尺寸。

三、不同加工情景的走刀路线选择

1. 轮廓铣削的走刀路线

外轮廓铣削应沿切线方向切入和切出，保证轮廓平滑过渡。内轮廓铣削时，若轮廓曲线允许外延，也应沿切线方向切入切出；若不允许外延，则只能沿法向切入切出，并尽量选在几何元素交点处。

铣削封闭内轮廓表面时，若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿法向切入切出，此时切入点应选在几何元素交点处；无交点时，应远离拐角，防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口。

2. 型腔与曲面加工的走刀路线

平面型腔类工件多采用行切方式，有利于发挥机床最大进给速度，提高效率，且切削表面质量优于环切。行切法刀位计算简单，但可能在两次走刀间留下残留高度。可采用先行切最后环切一刀的方式光整轮廓表面。

自由曲面类加工多采用环切方式，因曲面多为铸件或由规则形状加工成型，余量分布不均，环切能更好逼近曲面真实形状。曲面边界敞开时，球头铣刀应由边界外开始加工。

3. 车削加工的走刀路线

轴类零件走刀路线原则是轴向走刀、径向进刀，循环切除余量的循环终点设在粗加工起点附近。盘类零件则应径向走刀、轴向进刀，从大直径端开始顺序向前加工。

退刀路线选择应考虑安全性和最短路径，常用方式有斜向退刀、径-轴向退刀和轴-径向退刀。确保退刀过程中不与工件碰撞，同时缩短空行程。

四、走刀路线优化的实用技巧

1. 加工阶段的策略差异

粗加工主要追求单位时间材料去除率，多采用行切方式或复合方式进行层切。半精加工目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀，多采用环切方式。精加工应根据几何特征对内部采用行切，边缘及接合处采用环切。

在某些情况下，“先精后粗” 的加工顺序可能更合适，以满足特定尺寸公差要求。

2. 编程优化策略

简化数值计算，使用子程序和宏指令减少重复计算，简化程序段数。选择合适起刀点，使其尽量靠近工件，减少空走刀并确保安全。将起刀点与对刀点分开，以更好地安排切削路径。

复杂轮廓加工时，合理安排“回零”路线，使前后刀路起点和终点尽可能接近甚至重合，缩短进给路线。

3. 特殊情况的处理

多岛屿型腔加工时，可将整个区域分成若干子区域，分别采用最合理的走刀方式，减少抬刀次数。薄壁零件加工应采用分次走刀或对称去除余量法，减少变形。

槽类结构加工时需特别注意防止刀具与非加工面干涉，避免退刀时使用G0指令导致碰撞。

五、总结：走刀路线选择的系统思维

走刀路线的选择是多因素综合权衡的结果，需同时考虑工件形状、加工要求、机床特性等因素。合理的走刀路线应满足：保证加工质量、提高生产效率、简化编程过程三大目标。

在实际应用中，应根据具体情况灵活运用各种走刀策略，不断优化工艺参数，才能充分发挥数控加工的优势，实现高效、高精度加工。