以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工精度為主要特征的高速切削技術(shù)，在航空航天、模具制造及精密微細(xì)加工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。高速切削不僅提高了對(duì)機(jī)床、夾具、刀具和刀柄的要求，同時(shí)也要求改進(jìn)刀具路徑策略，合理的高速切削刀具路徑，能將切削過(guò)程中的切削負(fù)荷突變降至最低，高速切削機(jī)床只有有了合理的高速刀具軌跡才能真正獲得最大效益。

 

 

 

確定刀具路徑應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求

 

 

 

為了消除切削過(guò)程中切削負(fù)荷的突變，刀具路徑應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求：

1. 切削過(guò)程中切削力恒定。

2. 盡量減少空行程。

3. 盡量減少進(jìn)給速度的損失。

 

1

通用的刀具路徑

 

 

為了滿(mǎn)足上述基本要求，刀具路徑應(yīng)是：

1）進(jìn)刀時(shí)采用螺旋或圓弧進(jìn)刀，使刀具逐漸切入零件，以保證切削力不發(fā)生突變，延長(zhǎng)刀具壽命。

2）切削速度的連續(xù)和無(wú)突變，使切削連續(xù)平穩(wěn)。

3）順銑切削使切削過(guò)程穩(wěn)定，不易過(guò)切，刀具磨損小，表面質(zhì)量好。

4）采用小的軸向切深以保證小的切削力、少的切削熱和排屑的順暢。

（1-1） 無(wú)切削方向突變，即刀具軌跡是無(wú)尖角的，普通加工軌跡的尖角處用圓弧或其他曲線來(lái)取代( 圖1)，從而保證切削方向的變化是逐漸的而不是突變的，減小了沖擊，也能避免過(guò)切，在尖角處切削負(fù)荷不會(huì)突然加大( 圖2)，引起沖擊。

 

（1-2） 采用等高線軌跡，加工余量均勻的走刀路線可取得好的效果。（圖3a）為采用等高線法的刀具軌跡，刀具沿X 或Y 軸方向平動(dòng)， 完成金屬的切除，這樣可保證高速加工中切削余量均勻，更多數(shù)控編程知識(shí)關(guān)注微信公眾號(hào)（數(shù)控編程教學(xué)），對(duì)加工穩(wěn)定，有利于刀具壽命的延長(zhǎng)。（圖3b）為傳統(tǒng)方法的刀具軌跡，刀具沿斜線方向時(shí)，X、Y 方向的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)使加工余量不均勻，降低了刀具的耐用度。

 

 

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粗加工刀具路徑

 

 

（2-1） Z 向等高線層切法：即將零件分成若干層，一層一層逐層往下切，在每層中將零件的所有區(qū)域加工完再進(jìn)入下一層，在每一層均采用螺旋或圓弧進(jìn)刀，同時(shí)采用無(wú)尖角刀具軌跡( 圖4)。這樣有利于排屑，避免切削力發(fā)生突變。對(duì)薄壁件來(lái)說(shuō)，更應(yīng)采用這種刀具軌跡，因?yàn)檫@種刀具軌跡在切削過(guò)程中還能使薄壁保持較好的剛性。

（2-2） 插銑刀具路徑：較深腔體的粗加工可采用插銑的方法來(lái)加工，深腔加工， 需要很長(zhǎng)的刀具，這時(shí)刀具的剛性很差，按常規(guī)的切削路線切削刀具易變形，而且也易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和效率，采用插銑的軌跡可解決這一問(wèn)題。 

 

 

（2-3） 擺線刀具路徑：采用擺線刀具軌跡（圖6）使刀具在切削時(shí)距某條曲線( 一般是零件的輪廓線及其平移線) 保持一個(gè)恒定的半徑，更多數(shù)控編程知識(shí)關(guān)注微信公眾號(hào)（數(shù)控編程教學(xué)），從而可使進(jìn)給速度在加工過(guò)程中保持不變，徑向吃刀量取刀具直徑的5% 左右，因此刀具的冷卻條件良好，刀具的壽命較長(zhǎng)，這對(duì)高速加工是非常有利的。

 

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精加工刀具路徑

 

 

（3-1） 先在陡峭面用Z 向等高線層切法加工，然后在非陡峭面采用表面輪廓軌跡法加工( 見(jiàn)圖7)；

 

（3-2） 先用表面輪廓軌跡法加工所有面，再在垂直方向上加工陡峭面( 見(jiàn)圖8)。

薄壁件的精加工采用Z 向等高線層切法，在加工過(guò)程中每一層都要盡量做到螺旋或圓弧進(jìn)刀，采用無(wú)尖角刀具軌跡。

 

4

其他的刀具路徑

 

 

（4-1） 加工單一型腔的薄壁件，應(yīng)盡量采用（圖9）所示的走刀路線，它比單純的等高線逐層切法對(duì)保持薄壁的剛性更好，保證加工余量均勻，零件變形小。

（4-2） 對(duì)薄底零件應(yīng)采用（圖10）所示的走刀軌跡。即從離支撐最遠(yuǎn)的點(diǎn)開(kāi)始切削，分層切削直到深度到位 ；每次深度銑到底后再向支撐處移動(dòng)一個(gè)徑向切深，重復(fù)上一步的過(guò)程，直至切削完成。這樣在切削時(shí)能較好地保持零件剛性，避免振動(dòng)。

 

 

刀具路徑

刀具路徑的優(yōu)化對(duì)高速切削是非常必要的，對(duì)不同形狀的零件及不同的加工過(guò)程應(yīng)采用不同的刀具軌跡，但是螺旋或圓弧進(jìn)刀、切削速度的連續(xù)和無(wú)尖角刀具軌跡是在各種刀具路線中都應(yīng)盡量采用的，以保證切削過(guò)程的平穩(wěn)、快速。