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车刀材料的选择

常用的硬质合金可根据其制造的合金元素不同，分为以下四类：

1．钨钴合金

由碳化钨和钴组成，常温时的硬度为HRA87～92，红硬性为800--900，代号为YG，常用商标为YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等。其中YG3X及YG6X归于细颗粒碳化钨合金。YA6则是我国试制成功的一种含有少数碳化钴的细颗粒硬质合金。

钨钴合金冷硬性很高，耐性也较好，宜用于加工脆性资料，如金属蚀口铸铁，也可车削冲击性较大的工件。因为它的红硬度较差，在600℃时，钨钴合金简单和切屑粘结，使刀头前面磨损，故不宜用于车削软钢等耐性金属。

YG6X细颗粒碳化钴合金耐磨性较好，其强度近似YG6，因而车削冷硬合金铸铁、耐热合金钢及普通铸铁等都有杰出效果。

2．钨钛钻合金

由碳化钨、碳化钛及元素钻组成，代号用YT表明，常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等商标。钨钴钛合金的冷硬功能和红硬功能比硬质合金高。在高温条件下比钨钴合金耐热耐磨、抗粘性大，宜于加工钢料及其他耐性金属资料，但因为性脆，不耐冲击，故不宜加工脆性金属。

3．钨钴钛铌合金

它是钨钴钛合金中的新产品，由碳化钨、碳化钛、钴、少数碳化铌组成，代号为YW，常用商标为YWl、YW2。它的耐磨性和热硬性都比较好，适用于切削各种铸铁和特殊合金钢材，如不锈钢、耐热钢、高锰钢等较难加工的资料。

4．钨钴铌类合金

这是一种含有少数碳化铌的细颗粒钨钻类硬质合金，代号为YA，常用商标为YA6。它的耐磨功能更高，适合于不锈钢、耐热钢、特硬铸铁、铁合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。

在选用硬质合金时，应根据硬质合金本身功能特点、加工工件资料和切削条件等因素归纳考虑。

除高速钢和硬质合金两种常用车刀切削资料外，还有碳素工具钢、合金工具钢、金刚石、陶瓷等。碳素工具钢、合金工具钢的切削功能差，而金刚石价格高，以上三者都较少采用。

因为陶瓷资料比硬质合金的红硬性更高，耐磨性好，价格低，正成为一种使用广泛的刀具资料，但因为该种资料性脆、怕冲击、刃磨困难，所以在使用时仍受到一定的限制。

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齿轮加工中强力喷丸

强力喷丸是提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的重要方法，是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径。本文主要介绍齿轮加工中的强力喷丸工艺。

1、工作原理

强力喷丸工艺主要是利用高速喷射的细小钢丸在室温下撞击受喷工件表面，使工件表层材料产生弹塑性变形并呈现较高的残余压应力，从而提高工件表面强度及疲劳强度。喷丸一方面使零件表面发生弹性变形，同时也产生了大量孪晶和位错，使材料表面发生加工强化。如图1所示：

. 图1-a 经喷丸处理的零件表面 图1-b 未经喷丸处理的零件表面

喷丸对表面形貌和性能的影响主要表现在改变零件的表面硬度、表面粗糙度、抗应力腐蚀能力和零件的疲劳寿命。零件的材料表层在钢丸束的冲击下发生循环塑性变形。根据材料的性质和状态的不同，喷丸后材料的表层将发生以下变化：硬度变化、***结构的变化、相转变、表层残余应力场的形成、表面粗糙度的变化等。

2、 喷丸强度的测量方法

当一块金属片接受钢丸流的喷击时会产生弯曲。饱和状态和喷丸强度是喷丸加工工艺中的两个重要概念。饱和状态是指在同一条件下继续喷击而不再改变受喷区域机械特性时的状态。所谓喷丸强度，就是通过打击预制成一定规格的金属片（即试片），在规定的时间使之达到饱和状态的强弱程度，并用试片弯曲的弧高值来度量其喷击的强弱程度。

目前，应用***广的美国机动车工程学会喷丸标准中采用阿尔曼提出的喷丸强化检验法——弧高度法，该方法由美国GM公司的J. O. Almen（阿尔门）提出，并由SAEJ442a和SAE443标准规定的测量方法，其要点是用一定规格的弹簧钢试片通过检测喷丸强化后的形状变化来反映喷丸效果。对薄板试片进行单面喷丸时，由于表面层在弹丸作用下产生参与拉伸形变，所以薄板向喷丸面呈球面弯曲。通常在一定跨度距离上测量球面的弧高度值，用其来度量喷丸的强度。测定弧高度值是通过将阿尔门试片固定在专用夹具上，经喷丸后，再取下试片，然后用阿尔门量规测量试片经单面喷丸作用下产生的参与拉伸形变量（即弧高度值）。如用试片测得的弧高值为0.35mm时，记作0.35A。

喷丸强度的另一种检验方法为残余应力检测，即对经强力喷丸后的工件进行残余应力的检测，具体的检验方法为X射线衍射法。在美国SAE J784a标准中推荐如下方法：X射线的入射和衍射束必须平行于齿轮的齿根，圆柱直齿轮和圆柱螺旋齿轮上的测量位置应当在齿根的宽度***，照射区域必须集中在齿根圆角的中心，不能横向延伸超出规定的齿根圆角表面深度的测量点，照射区域大小的控制可以通过对直光束和适当遮盖齿根表面实现；在每个选定受检的齿轮上，***少要任选两个齿进行评估，两齿间隔180。如果齿的有效齿廓受到保护没有研磨，则可以认为齿根研磨的用于表面下残余应力测量的齿轮未受损坏并且可以用于生产。

3、 喷丸对提高零件疲劳抗力的作用

a．借助表面冷变形实现材料表面强化的本质在于冷变形造成材料表层***结构的变化、引入残余压应力以及表面形貌的变化。

b． 喷丸使材料表面性能改善

c． 强化喷丸过程中，当微小球形钢丸高速撞击受喷工件表面时，使工件表层材料产生弹、塑性变形，撞击处因塑性形变而产生一压坑，撞击导致压坑附近的表面材料发生径向延伸。当越来越多的钢丸撞击到受喷工件表面时，工件表面越来越多的部分因吸收高速运动钢丸的动能而产生塑性流变，使表面材料因塑性变化而产生的径向延伸区域越来越大，发生塑性形变的表面逐步连接成片，则使工件表面逐步形成一层均匀的塑性变形层。塑性变形层形成后，继续喷丸会使塑变层因继续延伸而厚度逐步变薄，同时塑变层的径向延伸会因受到邻近区域的限制而导致重叠部分发生***，***终塑变层因持续的喷丸而剥落。所以必须对喷丸的时间加以严格的控制。

4、喷丸对渗碳齿轮表层残余应力的影响

关于喷丸使工件表面形成残余应力的原因，根据Al-Obaid等人的观点：当高速钢丸撞击到试样表面,撞击处产生塑性变形而残余一压坑,当越来越多的钢丸撞击到试样表面时,则会在试样表层产生一层均匀的塑变层,由于塑性变形层的体积膨胀会受到来自未塑性变形近邻区域的限制,因此整个塑变层受到一压应力。

由于残余压应力及其分布对齿轮疲劳寿命有较大的影响,而喷丸强化工艺的优劣将直接影响残余应力大小及其分布。因此准确测定受喷零件的表层残余应力对于评价喷丸工艺的优劣是一个行之有效的手段。

5、喷丸对零件表面粗糙度的影响

强化喷丸会引起零件受喷表面的塑性变形，使零件的表面粗糙度发生变化。表面粗糙度是一种微观几何形状误差，又称为微观不平度。表面粗糙度和表面波度、形状误差一样，都属于零件的几何形状误差，表面粗糙度对于机器零件的使用性能有着重要的影响。喷丸对材料表面粗糙度的影响通常在Ra0.6～20mm范围内。在不改变工艺参数的条件下，材料原始表面粗糙度愈高，喷丸后的Ra值愈大。生产实践证明，一般情况下，喷前表面粗糙度在6.3mm以下，喷丸可以提高或维持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，则喷丸后表面粗糙度有所降低。

在生产实践中，要想获得较理想的喷丸表面，应从以下几个方面着手：

提供较好的原始表面，Ra值应在6.3mm以下；

选择合理的钢丸直径和喷丸压力；

在大直径钢丸喷丸强化后，采用较小钢丸低压力(不能改变喷丸强度值)覆盖一次，可达到较好的表面粗糙度。

喷丸后的零件表面应轻微打磨，打磨时要控制表面金属去除量。这样，既不损害喷丸的强化效果，又可改善表面粗糙度。当然，这是一个多因素问题,不论采用什么方法，必须同时考虑其他因素的影响。

6 、工艺参数对喷丸效果的影响

对喷丸质量有影响的主要有以下几个方面：

钢丸材料、钢丸直径、钢丸速度、钢丸流量、喷射角度、喷射距离、喷射时间、覆盖率等。其中任何一个参数的变化都会不同程度地影响喷丸强化的效果。

a、钢丸的材料、硬度、尺寸及粒度对喷丸效果的影响

铸铁丸和铸钢丸通常用于硬齿面齿轮的喷丸。铸铁丸的缺点是韧性较低，在喷丸过程中易于破碎、耗损量大，对破碎的钢丸要及时分离，否则会影响受喷表面质量。但铸铁丸的优点是价格便宜、硬度高，可以使受喷表面产生较高的残余压应力。铸钢丸与铸铁丸相比，其优点是不易破碎，对受喷表面几何形貌有利。但铸钢丸硬度较铸铁丸低，在其他条件相同时，受喷表面的残余压应力低于铸铁丸。

刀具的长度补偿和半径补偿

数控加工中，刀具实践地点的方位往往和编程时刀具理论上应在的方位不同，这是咱们需求从头依据刀具方位来修正程序，然而正如咱们知道的，修正程序是一件多么繁杂而易错的环节，因而，刀具补偿的概念就应运而生。所谓刀具补偿就是用来补偿刀具实践安装方位与理论编程方位之差的一种功用。运用刀具补偿功用后，改动刀具，只需求改动刀具方位补偿值即可，而不用修正数控程序。

刀具补偿中咱们经常用的有长度补偿和半径补偿，一般初入数控职业的人很难娴熟的运用这两种补偿，下面咱们就这两种补偿办法详细讲解一下。

一、刀具长度补偿

1、刀具长度补偿的概念

首先咱们应了解一下什么是刀具长度。刀具长度是一个很重要的概念。咱们在对一个零件编程的时分，首先要质定零件的编程中心，然后才能树立工件编程坐标系，而此坐标系仅仅一个工件坐标系，零点一般在工件上。长度补偿仅仅和Z坐标有关，它不象X、Y平面内的编程零点，因为刀具是由主轴锥孔***而不改动，关于Z坐标的零点就不一样了。每一把刀的长度都是不同的，例如，咱们要钻一个深为50mm的孔，然后攻丝深为45mm，分别用一把长为250mm的钻头和一把长为350mm的丝锥。先用钻头钻孔深50mm，此刻机床现已设定工件零点，当换上丝锥攻丝时，假设两把刀都从设定零点开端加工，丝锥因为比钻头长而攻丝过长，损坏刀具和工件。此刻假设设定刀具补偿，把丝锥和钻头的长度进行补偿，此刻机床零点设定之后，即使丝锥和钻头长度不同，因补偿的存在，在调用丝锥工作时，零点Z坐标现已主动向Z （或Z）补偿了丝锥的长度，保证了加工零点的正确。

2、刀具长度补偿指令

通过履行含有G43（G44）和H指令来实现刀具长度补偿，一起咱们给出一个Z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为Z的地方。别的一个指令G49是撤销G43（G44）指令的，其实咱们不用运用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，运用G43（G44）H指令赋予了自己的刀长补偿而主动撤销了前一把刀具的长度补偿。

G43表明存储器中补偿量与程序指令的结尾坐标值相加，G44表明相减，撤销刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05与中，假设05存储器中值为16，则表明结尾坐标值为72mm。

3、刀具长度补偿的两种办法

（1）用刀具的实践长度作为刀长的补偿（推荐运用这种办法）。运用刀长作为补偿就是运用对刀仪丈量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。

运用刀具长度作为刀长补偿，能够避免在不同的工件加工中不断地修正刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修正刀长偏置。在这种情况下，能够依照一定的刀具编号规矩，给每一把刀具作档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包含刀具的长度、半径等材料。这关于那些专门设有刀具管理部门的公司来说，就用不着和操作工面对面地通知刀具的参数了，一起即使因刀库容量原因把刀具取下来等下次从头装上时，只需依据标牌上的刀长数值作为刀具长度补偿而不需再进行丈量。

运用刀具长度作为刀长补偿还能够让机床一边进行加工运转，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度丈量，而不用因为在机床上对刀而占用机床运转时刻，这样可充分发挥加工中心的效率。这样主轴移动到编程Z坐标点时，就是主轴坐标加上（或减去）刀具长度补偿后的Z坐标数值。

（2）运用刀尖在Z方向上与编程零点的距离值（有正负之分）作为补偿值。这种办法适用于机床只要一个人操作而没有足够的时刻来运用对刀仪丈量刀具的长度时运用。这样做当用一把刀加工别的的工件时就要从头进行刀长补偿的设置。运用这种办法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床Z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离，因而此补偿值总是负值而且很大。

二、 刀具半径补偿

1、刀具半径补偿概念

在概括加工时，刀具中心运动轨道（刀具中心或金属丝中心的运动轨道）与被加工零件的实践概括要偏移一定距离，这种偏移称为刀具半径补偿，又称刀具中心偏移。

因为数控系统控制的是刀具中心轨道，因而数控系统要依据输入的零件概括尺度及刀具半径补偿值核算出刀心轨道。依据刀具补偿指令，数控加工机床可主动进行刀具半径补偿。特别是在手艺编程时，刀具半径补偿尤为重要。手艺编程时，运用刀具半径补偿指令，就能够依据零件的概括值编程，不需核算刀心轨道编程，这样就大大减少了核算量和出错率。尽管运用CAD/CAM主动编程，手艺核算量小，生成程序的速度快，但当刀具有少量磨损或加工概括尺度与规划尺度稍有偏差时或者在粗铣、半精铣和精铣的各工步加工余量变化时，仍需作恰当调整，而运用了刀具半径补偿后，不需修正刀具尺度或建模尺度而从头生成程序，只需求在数控机床上对刀具补偿参数做恰当修正即可。既简化了编程核算，又添加了程序的可读性。

刀具半径补偿有B功用（Basic）和C功用（Complete）两种补偿方式。因为B功用刀具半径补偿只依据本段程序进行刀补核算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件概括处理成圆角过渡，因而工件尖角处工艺性不好。而且编程人员必须事前估量出刀补后或许呈现的间断点和交叉点，并进行人为处理，明显添加编程的难度；而C功用刀具半径补偿能主动处理两程序段刀具中心轨道的转接，可彻底依照工件概括来编程，因而现代CNC数控机床几乎都采用C功用刀具半径补偿。这时要求树立刀具半径补偿程序段的后续至少两个程序段必须有值定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否则无法树立正确的刀具补偿。

2、刀具半径补偿指令

依据ISO规则，当刀具中心轨道在程序规则的前进方向的右边时称为右刀补，用G42表明；反之称为左刀补，用G41表明。

G41是刀具左补偿指令（左刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心 轨道位于工件概括的左面，称左刀补。

G42是刀具右补偿指令（右刀补），即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具中心轨道位于工件概括的右边，称右刀补。