刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能。特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。现在，许多CAD/CAM软件包括提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。一、数控加工常用刀具的种类及性能数控加工刀具必须适应数控机床高速、***和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刃具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为：①铣削刀具；②钻削刀具；③镗削刀具；④车削刀具等。刀具材料应具备的性能：（1）高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度（2）足够的韧性承受切削力、振动和冲击；（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力；（4）高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；（5）良好的工艺性二、数控加工刀具的选择刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刃具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平。在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先面后孔；⑤***行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。三、数控加工切削用量的确定合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册，并结合经验面定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者相互适应，以形成切削用量。（1）背吃刀量在机床，工件和刀具的刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，应留少量精加工余量，一般留0.2-0.5mm。（2）切削宽度L一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。数控加工中，一般L的取值范围为：L=（0.6-0.9）d。（3）切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具耐用度急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削45钢时，切削速度可采用26m/mi左右：而用同样的立铣刀铣削铝合金时，切削速度可选129m/mi以上。（4）主轴转速n（r/mi）主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为：n=1000/d，式中d为刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。（5）进给速度F进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。确定进给速度的原则：一、当工件的质量要求能够保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100-200mm/mi范围内选取。第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20-50mm/mi范围内选取。第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20-5Omm/min范围内选取。在数控加工过程中，进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整，但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点。齿轮，被公认为是工业化的一种标志，齿轮制作水平直接影响到机械产品的功能和质量。本文从齿轮制作在工业中重要意义动身，着重介绍了齿轮加工工艺、光滑技能的蕞新开展情况，以及齿轮加工用光滑介质的技能要求和挑选办法。1导言众所周知，齿轮传动是近代机器中***常见的一种机械传动，是机械产品的重要根底零部件。它与其他机械传动方式（链传动、带传动、液压传动等）传动相比，具有功率范围大、传动功率高、传动经确、运用寿数长等特色。因而，它已成为许多机械产品不行缺少的传动部件，也是机器中所占比重蕞大的传动方式。齿轮的设计与制作水平将直接影响到机械产品的功能和质量，例如，在现代蓬勃的轿车工业中，一般每辆轿车中有18~30个齿部，齿轮的质量直接影响轿车的噪声、平稳性及运用寿数。齿轮的加工技能和设备一般极大的影响了工业范畴中所能达到的蕞高制作水平，现代工业兴旺的******如美国、德国和日本等也是齿轮加工技能和设备的制作强国。因而，齿轮在工业开展中的位置一向比较突出，被公认为是工业化的一种标志。从这个视点来看，重视齿轮的***加工技能和开展趋势具有极其重要意义。2齿轮加工技能的新开展一般来说，齿轮制作工艺进程包含资料制备、齿坯加工、切齿、齿面热处理和齿面精加工等五个阶段。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制作的要害，也反映了齿轮制作的水平。而齿轮制作工艺的开展，很大程度上表现在精度等级与出产功率的前进两方面。现在世界各国主要从齿轮加工工艺和加工设备的开展两个方面来不断地前进齿轮的制作水平。2.1硬齿面滚齿技能在传统办法中，齿轮的硬齿面的加工需求经过齿面的磨削加工，由于磨齿加工功率太低，加工成本过高，尤其对一些大直径，大模数的齿轮在加工上难度更大，因而从20世纪80年代起，国内外企业已逐步选用硬齿面刮削作为淬硬齿轮(40～65HRC)的半精、精加工办法。硬齿面滚齿技能也称刮削齿加工，这种工艺，是选用一种特别的硬质合金滚刀，对渗碳淬火后齿面硬度为HRC58-62的齿轮齿面进行刮削，刮削精度可达到7级。这种办法可加工任意螺旋角、模数1～40mm的齿轮。普通精度(6～7级)硬齿面齿轮，一般选用“滚—热处理—刮削”工艺，粗、精加工在同一台滚齿机上即可完成；齿面粗糙度要求较高的齿轮，可在刮削后安排珩齿加工；对于高精度齿轮，则选用“滚—热处理—刮削—磨”工艺，用刮削作半精加工工序代替粗磨，切除齿轮的热处理变形，留下小而均匀的余量进行精磨，能够节约1/2～5/6的磨削工时，经济效益十分显着。对于大模数、大直径、大宽度的淬硬齿轮，因无相应的大型磨齿机，一般只能选用刮削加工。硬齿面刮削蕞大的特色是出产功率要比磨齿高5-6倍，除此以外，可对热处理渗碳淬火齿轮过大的变形量进行磨齿前的修刮，不仅消除了齿轮的变形量，确保了齿轮在磨齿加工中的平稳，并且前进了磨削功率，保护了磨齿设备的精度。选用硬齿面滚齿技能进行齿轮加工时，温度操控极为重要，由于过高的温度会使刀具磨损加快且易崩刀；因而需求经过金属加工液来冷却，一起冲走刀具和工件上的切削，前进刀具寿数和工件外表加工粗糙度。一般选用专用的油基切削液作为冷却光滑介质，如KR-C20，经过对粘度的适当操控和选用优异环保的极压抗磨剂来满意工艺中冷却、清洗和光滑等方面的要求。2.2干切削技能干式切削加工即无光滑切削加工，是金属切削加工的开展趋势之一。该技能在上世纪80年代即开始研究，但一向受到机床、刀具资料的限制而开展缓慢，近十几年来跟着机床设计技能、硬质合金刀具和外表涂层技能、新式套瓷刀具、工艺理论研究的开展，干式切削在大幅度提升出产功率、显着改进外表质量的一起，也使出产成本有所下降。高速干式切削是在无冷却、光滑油剂的效果下，选用很高的切削速度进行切削加工。高速干式切削有必要选用适当的切削条件。首先，选用很高的切削速度，尽量缩段刀具与工件间的接触时刻，再用紧缩空气或其他类似的办法移去切屑，以操控工作区域的温度。实践证明，当切削参数设置正确时，切削发生的热量80%可被切屑带走。高速干式切削法不仅使机床结构紧凑，并且极大地改进了加工环境和下降了加工费用。在齿轮加工中，为进一步延伸刀具寿数、前进工件质量，可在齿轮干式切削进程中，每小时运用10～1000ml光滑油进行微量光滑。这种办法发生的切屑能够认为是干切屑，工件的精度、外表质量和内应力不受微量光滑油的幅面影响，还能够用自动操控设备进行进程监测。据资料显示，美国、日本、德国等兴旺***选用干式切削的总成本是传统切削工艺的70%左右。据美国企业的统计，在会集冷却加工体系中，切削液占总成本的14%～16%，而刀具成本只占2%～4%。据测算，假如20%的切削加工选用干式加工，总的制作成本可下降1.6%。干切技能的优势还表现在零件外表质量的前进和几许精度的改进。国外资料表明，干切工艺的工件外表粗糙度值能够下降40%左右，除此之外，干式切削对于资源和环境的重要意义也是显而易见的。德国在高速干式切削范畴中处于令先位置，现有8％左右的企业选用干式切削，这预示着高速干式滚齿技能将是未来齿轮加工开展的一个方向。能够预见，国内涵滚齿、插齿、成型磨等加工范畴选用干式切削技能将***潜力，跟着齿轮机床、齿轮资料、齿轮刀具、加工工艺的前进，代替传统工艺只是时刻问题。2.3齿轮的无屑加工与滚齿、插齿、剃齿和磨齿等传统的齿轮齿形成形方式不同，齿轮的无屑加工办法是运用金属的塑性变形或粉末烧结使齿轮的齿形部分终究成形或前进齿面质量的。该办法能够分为工件在常温下进行加工的冷态成形和把工件加热到1000℃左右进行加工的热态成形两类。前者包含冷轧、冷锻等；后者包含热轧、精细模锻、粉末冶金等。无屑加工齿轮能够使资料运用率从切削加工的40～50％前进到80～95％以上，出产率也可成倍增长。但因受模具强度的限制，现在一般只能加工模数较小的齿轮或其他带齿零件，一起对精度要求较高的齿轮，在用无屑加工成形后仍需求运用切削加工***终精整齿形。无屑加工齿轮需求选用专用的工艺配备，初始***较大，只要在出产批量较大时(一般达万件以上)才干显着下降出产成本。圆柱齿轮加工工艺进程常因齿轮的结构形状、精度等级、出产批量及出产条件不同而选用不同的工艺计划。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺进程供剖析比较。一、普通精度齿轮加工工艺剖析（一）工艺进程剖析图9－17所示为一双联齿轮，资料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺进程见表9－6。从表中可见，齿轮加工工艺进程大致要通过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准批改及齿形精加工等。粗车外圆及端面，留余量1.5～2mm，钻镗花键底孔至尺度φ30H12拉花键孔钳工去毛刺上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求查验滚齿（z＝42），留剃余量0.07～0.10mm插齿（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06mm倒角（Ⅰ、Ⅱ齿12°牙角）剃齿（z＝42），公法线长度至尺度上限剃齿（z＝28），选用螺旋视点为5°的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺度上限齿部高频淬火：G52推孔珩齿总检入库外圆及端面φ30H12孔及A面花键孔及A面花键孔及B面花键孔及端面加工的地一阶段是齿坯***初进入机械加工的阶段。因为齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距散布均匀性，而这与切齿时选用的***基准（孔和端面）的精度有着直接的联系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度根本到达规则的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，关于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。关于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的***终加工阶段，通过这个阶段就应当加工出完全契合图样要求的齿轮来。关于需要淬硬的齿轮，有必要在这个阶段中加工出能满意齿形的***终精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是确保齿轮加工精度的要害阶段。应予以特别注意。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面到达规则的硬度要求。加工的***终阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的意图，在于批改齿轮通过淬火后所引起的齿形变形，进一步进步齿形精度和降低表面粗糙度，使之到达***终的精度要求。在这个阶段中首先应对***基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会发生变形，如果在淬火后直接选用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难到达齿轮精度的要求的。以修整过的基准面***进行齿形精加工，可以使***经确可靠，余量散布也比较均匀，以便到达精加工的意图。（二）***基准的断定***基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般挑选鼎尖孔***，某些大模数的轴类齿轮多挑选齿轮轴颈和一端面***。盘套类齿轮的齿形加工常选用两种***基准。1）内孔和端面***挑选既是规划基准又是丈量和安装基准的内孔作为***基准，既契合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准一致，只要严格操控内孔精度，在专用芯轴上***时不需要找正。故出产率高，广泛用于成批出产中。2）外圆和端面***齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心方位，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正功率低，一般用于单件小批出产。（三）齿端加工如图9－18所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。用铣刀进行齿端倒圆，如图9－19所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的一起沿圆弧作往复摇摆（每加工一齿往复摇摆一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。齿端加工有必要安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。（四）精基准批改齿轮淬火后基准孔发生变形，为确保齿形精加工质量，对基准孔有必要给予批改。对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀批改。推孔时要避免歪斜，有的工厂选用加长推刀前引导来避免歪斜，已获得较好作用。对圆柱孔齿轮的批改，可选用推孔或磨孔，推孔出产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但出产率低，关于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图9－20所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。为进步出产率，有的工厂以金刚镗替代磨孔也获得了较好的作用。二、高精度齿轮加工工艺特色（二）高精度齿轮加工工艺特色（1）***基准的精度要求较高由图9－21可见，作为***基准的内孔其尺度精度标示为φ85H5，基准端面的粗糙度较细，为Ra1.6μm，它对基准孔的跳动为0.014mm，这几项均比一般精度的齿轮要求为高，因此，在齿坯加工中，除了要注意操控端面与内孔的笔直度外，需要留必定的余量进行精加工。精加工孔和端面选用磨削，先以齿轮分度圆和端面作为***基准磨孔，再以孔为***基准磨端面，操控端面跳动要求，以确保齿形精加工用的精基准的经确度。（2）齿形精度要求高图上标示6－5－5级。为满意齿形精度要求，其加工计划应挑选磨齿计划，即滚（插）齿－齿端加工－高频淬火－批改基准－磨齿。磨齿精度可达4级，但出产率低。本例齿面热处理选用高频淬火，变形较小，故留磨余量可缩小到0.1mm左右，以进步磨齿功率。)