1、編號學生姓名學 號 系 部 專 業 班 級 指導教師 顧問教師淮安信息職業技術學院畢業論文題 目減速器從動軸加工工藝與工藝裝備設計徐同學XXXXXXXX機電系機械制造與自動化XXXXXX萬蘇文舒希勇2014年6月摘要摘要本文以一級減速器傳動軸為引導，講解從毛坯選擇到材料處理；從刀具選擇 到數控加工；從模擬切削加工到模擬裝配。對減速器傳動軸的加工工藝分析與制 定，加工方案的分析與確定，通過計算機軟件實現讓虛擬與實際相結合，從而更 好的優化加工裝配工藝，更改工藝的不足與缺陷之處，節約成本、提高效率。本文重點放在加工工藝與裝配工藝，在加工工藝方面從毛坯的選料開始，根 據選擇的原則確定毛坯的材質、尺寸

2、；之后確定定位基準與毛坯的夾持方式；接 著對毛坯進行相應的熱處理，確保毛坯性能達到要求；再則選擇合適的切削刀具、 完成工件的工序與工步卡，對毛坯加工數控編程，以及運用計算機虛擬軟件數控 加工軟件預先模擬加工。在裝配工藝方面主要運用三維建模軟件對零件進行虛擬裝配，通過對虛擬零 件的約束完成對減速器從動軸的裝配。通過參考、查閱資料與經驗總結選擇數控車床加工，同時運用數控加工模擬 軟件對編寫的減速器從動軸程序、加工流程進行檢驗，減少實際加工時出現不必 要的錯誤，優化程序與流程，使其更加合理化、高效化、經濟化。在未加工出實 際實體零件前，我們通過三維建模軟件，模擬出需要實際裝配的與減速器從動軸 相關聯

3、的零件進行虛擬裝配，檢驗實際裝配時可能出現的問題、不合理的地方， 從而實現在未加工零件前發現問題，解決問題，避免造成加工出來裝配不合理造 成的經濟、物資、人力的損失，從而真正實現高效、經濟。關鍵詞 加工工藝分析裝配工藝分析 軟件模擬 數控加工IAbstractAbstractIn this paper, a speed reducer shaft to guide, to explain the material selected from the rough handling; choose from the tool to the CNC machining; cutting from a

4、nalog to an alog assembly. Process ing tech no logy on the reducer shaft an alysis and formulati on, an alysis and process ing programs determ ined by the computer software to make the virtual and reality, in order to better optimize the processing and assembly process, cha nge process deficie ncies

5、 and defects of the Departme nt, cost sav ings and improve efficie ncy.This paper focuses on process ing and assembly process, the process ing tech no logy of electio n materials from the rough start, accord ing to the prin ciple of choice to determine the rough material, size; determined after the

6、rough positioning refere nee and clampi ng means; went on to rough treatme nt accord in gly en sure that rough performa nee to meet the requireme nts; Furthermore select the appropriate cutti ng tool, complete with step process workpiece card for rough machi ning CNC program ming, and the use of com

7、puter simulati on software, CNC mach ining simulation software pre-processing.Main aspects of the assembly process using three-dime nsio nal modeli ng software for virtual assembly of parts by the constraints of the virtual parts to complete the assembly of the gear unit drive n shaft.By refere nee

8、to, access to in formatio n and less ons lear ned choose CNC lathe, while the use of CNC machi ning simulatio n software program writte n reducer drive n shaft, in spect manu facturi ng processes to reduce the actual machi ning unn ecessary errors and optimize procedures and processes, so that its m

9、ore rati on alized, efficie nt, econo mical tech no logy .In the actual physical part un processed ago, we passed three-dime nsio nal modeli ng software to simulate the actual assembly required reducer drive n shaft with associated parts for virtual assembly, test ing the actual assembly problems th

10、at may arise, un reas on able, in order to achieve the un processed parts before the discovery and solve problems, to avoid process ing out assembly caused by the irrational economic, physical, human losses, in order to realize efficient and econo mical.KeywordsManu facturi ng process an alysis Asse

11、mbly process an alysisSoftware simulatio nCNC machi ning#目錄目錄摘要I第一章緒論1.第二章 減速器傳動軸的工藝分析 22.1零件圖2.2.2零件圖樣分析2.2.3確定加工方式2.2.4確定加工方案 2.第三章毛坯的選擇4.3.1毛坯材料的選擇原則 4.3.1.1保證使用要求4.3.1.2滿足經濟性4.3.1.3生產類型4.3.1.4現有生產條件 4.3.1.5充分考慮利用新技術、新工藝、新材料的可能性 43.2毛坯的結構和尺寸4.3.2.1毛坯的尺寸4.3.2.2毛坯的結構4.3.3毛坯材料4.3.3.1常見的毛坯材料與類型4.第四章工

12、件的裝夾6.4.1定位基準的選擇6.4.2定位基準選擇的原則 6.4.2.1粗基準的選擇原列 6.4.2.2精基準的選擇原則6.4.3 確定零件的定位基準 Z.4.4裝夾方式的選擇 7.4.4.1直接找正裝夾7.4.4.2劃線找正法7.4.4.3夾具裝夾.7.4.4.4數控車床常用的裝夾方式7.4.5六點定位原理.7.4.6確定合理的裝夾方式7.第五章毛坯材料的熱處理8.5.1鋼的熱處理.8.5.2熱處理的一般分類8.5.2.1整體熱處理8.5.2.2表面熱處理8.5.2.3化學熱處理8.5.3熱處理的選擇&iii目錄531選擇處理方式85.3.2鋼的正火8533表面淬火9第六章刀具材料與刀具

13、選擇106.1刀具選擇的原則 106.2刀具材料應具備的基本性能 106.2.1 硬度106.2.2耐磨性106.2.3耐熱性106.2.4強度和韌性106.2.5減摩性106.2.6導熱性和熱膨脹系數 106.2.7工藝性和經濟性 106.3刀具材料的選擇116.3.1高速鋼116.3.2硬質合金116.3.3 陶瓷116.3.4立方氮化硼126.3.5金岡H石126.3.6金屬陶瓷 126.3.7涂層硬質合金刀具材料 126.4刀具角度136.4.1 前角136.4.2 后角136.4.3副后角 136.4.4刃傾角 136.4.5主偏角136.4.6畐寸偏角 14第七章 減速器從動軸的加

14、工工藝 157.1確定加工順序及進給路線 157.2刀具與量具選擇157.2.1刀具的選擇 157.2.2量具的選擇 157.3加工坐標系設置確定157.3.1建立工件坐標系 157.3.2試切法對刀 167.4數控車床加工工藝卡 177.4.1數控車床加工工序卡 177.4.2數控車床加工工步卡177.5數控編程197.6零件加工完成建模模擬圖 21第八章虛擬切削加工228.1軟件簡介228.2軟件界面228.3模擬加工23831加工左端外輪廓238.3.2加工右端外輪廓268.3.3銑鍵槽27第九章 工藝裝備設計289.1裝配的概念289.2機械產品的裝配精度289.2.1幾何方面的精度要

15、求 289.2.2物理方面的要求精度289.3裝配尺寸鏈289.4裝配工作的基本內容299.4.1 清洗299.4.2 聯接299.4.3校正、調整和配作299.4.4 平衡309.4.5驗收實驗.3.09.5裝配工藝規程的制定309.6模擬裝配329.6.1裝配零件介紹329.6.2具體裝配過程工藝32第十章總結與展望37致謝38參考文獻39裝配圖40爆炸圖41VII第一章緒論第一章緒論機械制造業是現代工業的主體，是國民經濟的支柱產業，是國家工業體系的 重要基礎和國民經濟各部門的裝備部。在國民經濟的各行業中所使用的各種各樣 的機械儀器及工具，其性能、質量都受機械制造業生產能力、加工效益的影響

16、。 因此，機械制造業對整個工業的發展起到基礎和支撐作用，機械制造技術水平的 提高對整個國民經濟的發展，以及科技、國防實力的提高有著直接和重要的影響, 是衡量一個國家科技水平和綜合國力的重要標志。在機械加工生產中，加工工藝是機械加工生產的必要條件，加工工藝的優劣 直接影響加工出來的零件的質量。其次就是裝配工藝，好的加工工藝需配合好的 裝配工藝，一個好的裝配工藝才能發揮出零件應有的功能。本文以一級減速器從 動軸的加工工藝和裝配工藝為主體，結合目前機械加工主要的加工方式，對一級 減速器從動軸的加工工藝和裝配工藝進行分析。本文通過對典型零件的加工工藝與裝配工藝的敘述，總結歸納了一些加工方 法、加工流程

17、、裝配方法、裝配流程，可以更好的了解、掌握加工與裝配工藝技 術。1第二章減速器傳動軸的工藝分析第二章減速器傳動軸的工藝分析003 佔4 5鋼 未注倒圓角趙8641窩矣31開212巖0+1葺BO6+rg 畧z- 0.021 A-Baod+lg 畧3時圖2.1減速器主動軸尺寸圖2.2零件圖樣分析該零件圖為減速器的傳動軸，屬于階梯軸，長度 255mm,最大直徑48mm, 圓跳動誤差不超過0.02mm,表面加工精度為Ra0.8,兩個鍵槽。加工時因先完成 零件的全部輪廓，再銑鍵槽。2.3確定加工方式加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于 獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一

18、般有許多，因而在實際選擇時，要結 合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。圖2.1上幾個精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，根據實際加工經驗，加工時取其基本尺寸。通過以 上數據分析，考慮加工的效率和加工的經濟性，最理想的加工方式為數控車床加 工車削，且編程時以基本尺寸為編程尺寸。根據加工零件的外形和材料等條件， 選用CK6136數控車床。2.4確定加工方案減速器從動軸要求尺寸、表面精度較高，應通過粗加工和精加工的方式逐步 的達到要求，具體的加工流程為：毛坯先夾持右端，車毛坯左端面，打中心孔并用頂針頂住左端面；車左端輪 廓 4mm至228mm處，車左端輪廓 4mm至212mm；車左端輪廓

19、 35mm至154mm；車左端輪廓 30mm至109mm；車左端輪廓 C28mm至58mm。掉頭裝夾，用銅皮包裹 4mm外圓再用三抓卡盤夾持，避免損傷零件表面； 車毛坯右端面，打中心孔并用頂針頂住右端面；車右端輪廓3mm至27mm處（所有車削長度尺寸包含倒角、倒圓角）。該減速器主動軸加工順序為： 預備加工-車端面-粗車左端輪廓-精車左端輪廓- 工件調頭-車端面-粗車左端輪廓-精車左端輪廓。第三章毛坯的選擇3.1毛坯材料的選擇原則3.1.1保證使用要求就是滿足零件的使用要求。體現在對其形狀、尺寸、精度、表面質量等外部 質量；對其化學成分、金屬組織、力學性能、物理性能和化學性能等內部質量的 要求上

20、。3.1.2滿足經濟性一個零件的制造成本包括其本身的材料費以及所消耗的燃料、動力費用，工 資和工資附加費，各項折舊費及其它輔助性費用等分攤到該零件上的份額。要把 滿足使用要求和降低制造成本統一起來。同時考慮經濟性應從降低整體的生產成 本考慮。3.1.3生產類型大量生產應選擇精度和生產率都比較高的毛坯制造方法，如模鍛、金屬型機 器造型鑄造等。單件小批生產時則應使用木模手工造型鑄造或自由鍛造。3.1.4現有生產條件選擇毛坯時要充分考慮現有的生產條件。如毛坯制造的實際生產水平和能 力、外協的可能性。有條件時，應積極組織地區專業化生產，統一供應毛坯。3.1.5充分考慮利用新技術、新工藝、新材料的可能性

21、為節約材料和能源，隨著毛坯專業化生產的發展，精鑄、精鍛、冷軋、冷擠 壓等毛坯制造方法的應用將日益廣泛， 為實現少切屑、無切屑加工打下良好基礎， 這樣可以大大減少切屑加工量甚至不需要切屑加工，大大提高經濟效益。3.2毛坯的結構和尺寸3.2.1毛坯的尺寸2-1圖中軸的長度為255mm,最大直徑為48mm,考慮到端面與表面質量毛坯 應稍大于這兩個尺寸 ，即毛坯的最大長度為255mm=250mm+5mm,其中5mm為 車削毛坯兩端面的用量；考慮加工效率，刀具最大切削量等，毛坯的直徑為50mm， 且對毛坯的精度要求較高，直徑誤差不得超過2mm；即毛坯長度為255mm，直徑為50mm。3.2.2毛坯的結構

22、從零件圖中軸的結構可以判斷出應選用棒料進行加工最方便，選用直徑 50mm的圓柱形鋼材經過鋸床按255mm長度鋸下，即是零件的毛坯。3.3毛坯材料3.3.1常見的毛坯材料與類型常見的毛坯有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、軋材，2.1圖為減速器的從動第三章毛坯的選擇軸，其屬于一般傳動軸，考慮大批量生產、性能及經濟性，應使用45鋼。根據表331毛坯主要類型比較，應選用鍛件類型的毛坯進行加工。表3.3.1毛坯主要類型比較毛坯類型鑄件鍛件沖壓件焊接件軋材成形特點液態下成形塑性變形塑性變形永久性連接同鍛件結構特性復雜簡單輕巧、復雜輕巧簡單工藝性要求流動性好，收縮 率低塑性好、變形抗力小塑性好、變形抗力小強度高

23、、塑性好同鍛件常用材料鑄鐵、鑄鋼、鋁 合金等中碳鋼及合金結構鋼低碳鋼、有色金屬薄板低碳鋼、低合金鋼等碳鋼、合金結 構鋼等組織特征晶粒粗大、疏松晶粒細小拉伸時流線有 變化接頭組織不均勻同鍛件機械性能較差好好降低較好材料利用率高低高較咼較低生產周期長短/長長較短短生產成本較低較咼較低中應用舉例機架、床身軸、齒輪油箱車身、船體絲杠、螺栓5第四章工件的裝夾第四章工件的裝夾4.1定位基準的選擇在制定零件加工的工藝規程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的 意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面 的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準是在保證零件加工精度的前提 下，

24、還能簡化加工工序，提高加工效率。4.2定位基準選擇的原則4.2.1粗基準的選擇原列（1）相互位置要求原則。選取與加工表面相互位置精度要求較高的不加工 表面作為粗基準，以保證不加工表面與加工表面的位置要求。軸類毛坯，以不加 工的外圓作粗基準，可以在一次安裝中加工出大部分要加工的表面。（2）加工余量合理分配原則。以余量最小的表面作為粗基準，以保證各加 工表面有足夠的加工余量。（3）重要表面原則。為保證重要表面的加工余量均勻，選擇重要加工面為 粗基準。（4）不重復使用原則。粗基準未經加工，表面比較粗糙且精度低，二次安 裝時，其在機床上（或夾具中）的實際位置可能與第一次安裝時不一樣，從而產生 定位誤差

25、，導致相應加工表面出現較大的位置誤差。因此，粗基準一般不應該重 復使用。（5）便于裝夾原則。作為粗基準的表面，應盡量平整光滑，以便使工件定 位準確、夾緊可靠。4.2.2精基準的選擇原則（1）基準重合原則。直接選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準 重合原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合而引起的定 位誤差（基準不重合誤差）。（2）基準統一原則。同一零件多道工序盡可能選擇同一個定位基準，稱為 基準統一原則。這樣既可保證各加工表面的相互位置精度，避免或減少因基準轉 換而引起的誤差，又可簡化夾具設計與制造工作，降低成本，縮短生產準備周期（3）自為基準原則。對于研磨、鉸孔等精加

26、工或光整加工工序要求余量小 而均勻，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。采用自為基準原 則時，只能提高加工表面本身的尺寸精度、形狀精度，而不能提高加工表面的位 置精度，加工表面的位置精度應由前道工序保證。（4）互為基準原則。為使各加工表面之間具有較高的位置精度，或為使加 工表面具有均勻的加工余量，可采取兩個加工表面互為基準反復加工的方法，稱 為互為基準原則。4.3確定零件的定位基準在數控車床切削加工中，分別以主動軸的左右端端面為工件的定位基準，對 工件的兩端分別進行加工。4.4裝夾方式的選擇4.4.1直接找正裝夾工件的的定位過程可以由操作工人直接在機床上利用千分表、劃線盤等工 具，

27、找正有相互位置要求的表面，然后夾緊工件，稱之為直接找正法。4.4.2劃線找正法按照圖紙要求在工件的表面劃出位置線、加工線和找正線。裝夾工件時，先 在機床上按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。4.4.3夾具裝夾用夾具裝夾工件時，不需要劃線和找正，直接由夾具來保證工件在機床上的 正確位置，并在夾具上夾緊。4.4.4數控車床常用的裝夾方式（1）三爪自定心卡盤裝夾。三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的，能 自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于 裝夾外形規則的中、小型工件。（2）在兩頂尖之間裝夾。對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了 保證每次裝夾時的裝夾精度，可

28、用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精 加工。（3）用卡盤和頂尖裝夾。當車削質量較大的工件時要一段用卡盤夾住，另 一段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸 向定位準確，應用較廣泛。（4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時再做個與之配合螺紋進行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準確。 4.5六點定位原理六點定位原理是指工件在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉動自由度。因此，要完全確定工件的 位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件 六個自由度，其中

29、每一個支承點限制相應的一個自由度。4.6確定合理的裝夾方式裝夾方法：先用三爪自定心卡盤夾住毛坯左端后用頂尖頂住毛坯右端，加工右端達到工件精度要求。再工件調頭，用銅片包裹住毛坯右端O40mm外圓后再用三爪自定心卡盤夾住及頂尖頂住左端面，避免工件外表面損傷，加工左端達到 工件精度要求。第五章 毛坯材料的熱處理51鋼的熱處理鋼的熱處理是將固態鋼材通過不同的方式加熱、保溫和冷卻，來改變鋼的內 部組織結構，從而改變鋼的性能的一種工藝方法。熱處理是機械零件和工具制造 過程中的一個重要的工序，它是發揮材料潛力，改善使用性能，提高產品質量， 延長使用壽命的有效措施。5.2熱處理的一般分類5.2.1整體熱處理如

30、退火、正火、淬火、回火等。5.2.2表面熱處理如火焰加熱表面淬火，感應加熱表面淬火及其他表面熱處理。5.2.3化學熱處理如滲碳、滲氮、碳氮共滲（氰化）、其他化學熱處理。5.3熱處理的選擇5.3.1選擇處理方式為了使毛坯在加工前獲得良好的機械性能，對毛坯進行整體熱處理，經過調 質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合 機械性能。5.3.2鋼的正火鋼的正火加熱溫度通常是將鋼件加熱到臨界點 AC3或Acm以上的溫度。由加 熱時間由公式可得“（S） T=KD”。式中D為工件厚度，單位mm, K為系數，可 查工廠經驗數據表。IJ,QC/%圖5.3.2加熱、冷卻對臨界轉變溫度

31、的影響7第五章毛坯材料的熱處理保溫一段時間（見奧氏體化），然后進行空冷。由于冷卻速度稍快，與退火組 織相比，組織中的珠光體量相對較多，且片層較細密，故性能有所改善，細化了 晶粒，改善了組織，消除了殘余應力。對低碳鋼來說，正火后提高硬度可改善切 削加工性，提高零件表面光潔度；對于高碳鋼，則正火可消除網狀滲碳體，為下 一步退火及淬火作好組織準備。其工藝簡單，操作方便，生產周期短，成本低， 是一種經濟的金屬熱處理工藝。它可作為預備熱處理，亦可作為最終熱處理而廣 泛應用于工業生產。5.3.3表面淬火當加工完成零件后，要獲得良好的使用性能及壽命，需對零件表面進行淬火, 表面淬火的目的在于獲得高硬度，高耐

32、磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好 韌性。表面淬火采用的快速加熱方法有多種，如電感應、火焰、電接觸、激光等， 目前應用最廣的是電感應加熱法。將鋼加熱到 Aci或AC3以上的某一溫度，保溫 一定時間，然后快速冷卻到室溫而獲得馬氏體組織或貝氏體組織的熱處理操作。9第六章刀具材料與刀具選擇第六章刀具材料與刀具選擇6.1刀具選擇的原則刀具由工作部分和夾持部分組成，對夾持部分的要求是保證刀具正確的工作 位置，傳遞動力、夾固可靠、方便。工作部分決定了切削性能的優劣，由刀體 材料、幾何參數、結構三種因素決定。在切削金屬時，直接負擔切削工作的是刀 具的切削部分。刀具切削性能的好壞取決于構成刀具切削部分的材料

33、、切削部分 的幾何參數及刀具結構的選擇和設計是否合理。切削加工生產率和刀具耐用度的 高低，刀具消耗和加工成本的多少，加工精度和表面質量的優劣，在很大程度上 都取決于刀具材料的合理選擇。同時，刀具材料的發展受 工件材料發展的促進和影響。6.2刀具材料應具備的基本性能6.2.1硬度一般而言，刀具材料的硬度要大于工件材料的硬度，常溫硬度要在62HRC6.2.2耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，且維持一段切削時間，通常而言硬度高其耐磨性 也高。此外，耐磨性還與基體中的硬質點的大小、數量、分布的均勻程度及化學 穩定性有關。6.2.3耐熱性刀具材料能在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強度和韌性，即刀具的耐熱 性

34、。常用熱硬溫度，即維持切削性能的最高溫度來評定。6.2.4強度和韌性為了承受切削力、沖擊和振動，刀具材料應具備足夠的強度和韌性。強度用 抗彎強度表示，韌性用沖擊強度表示。刀具材料的強度和韌性越高硬度和耐磨性 也就越差，這兩方面的性能常常是相互矛盾的。6.2.5減摩性刀具材料的減摩性越好，則刀面上的摩擦系數就越小，既可以減少切削力和 降低切削溫度，還可抑制刀-屑界面處冷焊的形成。6.2.6導熱性和熱膨脹系數刀具材料的導熱系數越大，散熱就越好，有利于降低切削區溫度，從而提高 刀具的使用壽命。線膨脹系數小，可減少刀具的熱變形和對尺寸精度的影響。 6.2.7工藝性和經濟性為了便于制造，刀具材料應具有良

35、好的可加工性（鍛、軋、焊接、切削加工、 可磨削性和熱處理等）。其次，刀具材料的價格應低廉，便于推廣使用。6.3刀具材料的選擇如何才能正確選擇刀具材料、牌號，需要全面掌握金屬切削的基本知識和規 律，最主要的是了解刀具材料的切削性能和工件材料的切削加工性能以及加工條 件，抓住切削中的主要矛盾并考慮經濟合理來決定取舍。6.3.1高速鋼高速鋼（High Speed Stee，簡寫標記HSS）是含鎢（W）、鉬（Mo ）、鉻（Cr）、 釩（V）、鉆（Co）等元素的高合金鋼。它具有較好的韌性，可以承受沖擊載荷， 化學穩定性、制造工藝性、刃磨性較好，紅硬性不如硬質合金好，一般應用在數 控加工中的低速切削中。但

36、是一些數控刀具材料生產廠家近年來研制了一些新型 高速鋼，提高了其耐磨耐熱性能，也可以用來進行中速切削和對不銹鋼等難加工 材料的加工。6.3.2硬質合金硬質合金（Cemented Carbide）是采用高硬度的金屬碳化物（WC、TiC、 NbC等）與金屬粘接劑（Co、Ni等）通過粉末冶金的方法制造的燒結體。它具 有較好的較高的硬度、良好的耐磨性和耐熱性，是數控機床刀具應用最為廣泛的 材料，適于數控加工的中速和高速切削。ISO標準中把硬質合金分為P、M、K 三類：（1）P類主要用于長切屑黑色金屬加工，如鋼、不銹鋼、可鍛鑄鐵等；（2）M類主要用于長切屑或短切屑黑色金屬和有色金屬加工，如鋼、錳鋼、 奧

37、氏體不銹鋼等；（3）K類主要用于短切屑黑色金屬、有色金屬和非金屬材料的加工，如鑄 鐵、有色金屬等。6.3.3陶瓷陶瓷（Ceramics）材料是在氧化鋁（AI2O3）基體內加入屬氧化物、碳化物或 氮化物的無機非金屬材料。早期的陶瓷刀片由于脆性、不均勻性和強度低，同時 又因使用不當，因此其應用沒有取得令人滿意的效果。通過對陶瓷材料的例子細 微化和高密度化等方面的改進，現在有了強度高、材質均勻、質量穩定的各類陶 瓷刀片，配合功率更高、剛性更好的高速數控機床，其應用已經取得了重大進展， 如晶須強化陶瓷刀片、致密氮化硅基陶瓷刀片、賽隆陶瓷刀片等。陶瓷材料的硬度高達9195HRA，耐磨性好；在1200度高

38、溫下仍能保持良 好的切削性能；具有良好的化學穩定性，較低的磨擦系數，較強的抗粘結磨損與 抗擴散磨損能力。這種材料的主要缺點是抗灣強度低、耐沖擊性能差。因此目前 主要用于高速精車、精銑與半精車、半精銑等。部分韌性較高的陶瓷刀具材料也 可用于粗車或粗銑。6.3.4立方氮化硼立方氮化硼（簡稱CBN ）是20世紀70年代出現的超硬刀具材料。是氮化硼 （BN）的同素異形體，其結晶結構與金剛石相似。在分子結構構成上主要有單晶 體和聚晶體兩大類。單晶體主要用于制造砂輪，聚晶體用作制造切削刀具，可制 成圓形，方形，三角形等各種形狀的無孔刀片。CBN具有良好的是耐熱性，能夠在1300度的高溫下保持其硬度，因而也

39、具有有良好的耐磨性，可在高速下切削 高溫合金。其切削速度比硬質合金高 46倍。另外，它還具有良好的化學穩定 性，在12001300度高溫下也不與鐵族金屬起化學作用，表現出良好的抗氧化 和抗化學侵蝕的性能。所以，CBN刀具在加工鋼鐵材料的應用方面，具有比其它 超硬刀具材料（如金剛石刀具）更廣泛的用途。6.3.5金剛石金剛石刀具材料有天然單晶金剛石與人造聚晶金剛石（PCD）兩種。天然金剛石作為切削刀具材料，已有很長歷史，而人造聚晶金剛石作為切削刀具材料還 是近期的事。聚晶金剛石刀片絕大多數是將聚晶金剛石微粉與硬質合金基體一起 燒結而成。6.3.6金屬陶瓷金屬陶瓷（Cermet）是以碳化鈦（TiC）

40、、氮化鈦（TiN ）以及碳氮化鈦（TiCN） 為基體，以鎳（Ni）為粘結劑，加入少量其它材料（如 Cr、Mo、W等）構成的 復合材料，其性質介于硬質合金和陶瓷之間。它的的硬度和紅硬性高于硬質合金， 低于陶瓷；其抗彎強度高于陶瓷低于硬質合金。特別是金屬陶瓷的化學穩定性很 好，具有良好的抗氧化性和抗月牙洼磨損的性能，在高溫下具有較高的抗與鋼的 反應能力，所以能夠得到優良的加工表面光潔度。金屬陶瓷制造工藝性較好，相 對于陶瓷刀具可以在刀片上方便的壓出斷屑槽，用于控制切屑的流動和進行斷 屑。金屬陶瓷刀具具有較高的壽命。6.3.7涂層硬質合金刀具材料硬質合金材料由于是粉末冶金材料，雖然相對于高速鋼其具有

41、高硬度、高耐 磨性、良好的紅硬性的特點，但是高速大功率切削時，容易產生粘接磨損，耐熱 沖擊性能不好，容易產生崩刃。而高速鋼材料雖然具有韌性好、工藝性好、刀刃 鋒利的特點，但是其紅硬性、耐磨性欠佳的特點使之在實際應用中受到較大的限 制。涂層刀具材料就是為了提高刀具（刀片）的表面硬度和改善其耐磨性、潤滑 性，通過化學氣相沉積（CVD ）、物理氣相沉積（PVD ）或者了物理化學氣相沉 積（P-CVD）技術在硬質合金或高速鋼的基體上（其中以涂層硬質合金刀具材料 應用最為廣泛），涂上極薄的一層或多層硬度高、耐磨性好、抗氧化、耐腐蝕、 抗粘結的金屬化合物材料所構成的新型刀具材料。6.4刀具角度圖6.4刀具

42、角度圖6.4.1前角前角（丫0在正交平面中測量的前刀面與基面的夾角。前刀面與基面平行時，丫 0=0前刀面與切削平面之間的夾角小于 90度時, 丫 o0前刀面與切削平面之間的夾角大于 90度時，丫 o0前刀面與基面之間的夾角大于 90度時a 0 0后角愈大，刀具與工件之間的磨擦愈小，但刀具強度也愈差。6.4.3副后角副后角（a 0：在副正交平面中測量的副后刀面與副切削平面的夾角。副后角影響刀面與已加工表面之間的磨擦和刀具強度。6.4.4刃傾角刃傾角（入）在切削平面內度量的主切削刃與基面之間的夾角。它總是正值，刃傾角影響切屑排出的方向和刀頭形狀。6.4.5主偏角主偏角（kr）在基面內測量的主切削刃

43、在基面上的投影與進給運動方向的夾主偏角一般為正值，它影響刀頭強度。6.4.6副偏角副偏角（kr）在基面內測量的副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向的 夾角。副偏角一般為正值，它影響刀頭強度和表面粗糙度。13第七章減速器從動軸的加工工藝第七章減速器從動軸的加工工藝7.1確定加工順序及進給路線加工順序按粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定。工件左端加工：先 從右到左進行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車），然后從右到左進行外輪廓精車, 最后切槽；工件調頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽， 最后螺紋粗加工、螺紋精加工。7.2刀具與量具選擇7.2.1刀具的選擇刀具的合理選擇選擇對

44、加工減速器從動軸有重大的影響，根據數控加工的經 驗、現有條件及實際加工需求我們選擇如表 7.2.1所示的刀具。表7.2.1刀具產品名稱或代號零件名稱典型軸零件圖號骨口. 序號刀具號刀具規格名稱數量加工表面備注1T01硬質合金端面45度車刀1粗、精車端面2T02硬質合金90度放型車刀1粗、精車外輪廓7.2.2量具的選擇在進行數控加工過程中，量具與工具是加工過程中必不可少的，如表7.2.2所示。有助于快捷方便的加工出零件，在對減速器從動軸的加工加工過程中我們 需要如下的量具與工具參與零件的切削加工中。表7.2.2量具與工具骨口. 序號量具名規格1千分尺025mm2千分尺25 50mm3游標卡尺03

45、00mm4螺紋千分尺050mm工具表1墊刀片若干2銅皮3計算器7.3加工坐標系設置確定7.3.1建立工件坐標系在數控車床加工中，對零件加工前需設定坐標系，以方便數控編程，根據數控車床的結構我們設定夾持零件的右端面為參考平面且右端面圓的圓心為X-Y坐標系的0點建立坐標系，如圖731所示237.3.2試切法對刀將工件安裝好之后，先用 MDI方式操作機床，用已選好的刀具將工件端面 車一刀，然后保持刀具在縱向（Z）尺寸不變，沿橫向（x）退刀。當取工件右端 面0為工件原點時，對刀輸入為Z0，如圖7.3.2（ a）用同樣的方法，再將工件的 表面車一刀，然后保持刀具在橫向上的尺寸不變，從縱向退刀，停止主軸轉

46、動， 再量出工件車削后的直徑如圖 7.3.2 （b）根據長度和直徑，既可確定刀具在工件 坐標系中的位置。其他各刀具都需要進行以上操作，從而確定每把刀具在工件坐 標系中的位置。255%O圖7.3.2（ a）Z軸方向對刀255圖732 (b) X軸方向對刀7.4數控車床加工工藝卡7.4.1數控車床加工工序卡下表7.4為減速器從動軸的數控加工工序卡，分為6個工序，每一個工序都給出了詳細的車床轉速、進給量與切削余量。表7.4數控加工工序卡零件圖號數控車床加工工序卡機床型號零件名稱機床編號工序骨口. 序號工序內容切削用量備 注S(r/min)F (mm/r)ap/mm-一-手動車左端面打中心孔4000.

47、1-二二一頂一夾粗加工左端外輪廓6000.21.5三精加工右端外輪廓至尺寸要求8000.10.5四掉頭裝夾左端手動車右端面打中心孔4000.1五一頂一夾粗加工右端外輪廓6000.21.5六精加工右端外輪廓至尺寸要求8000.10.57.4.2數控車床加工工步卡下表7.4.2為數控車床加工工步卡，具體說明了每一個工序包含的各個工步 以及每個工步的具體操作規程。表742數控車床加工工步卡零件圖號機床型號零件名稱數控車床加工工乙卡機床編號工序工步工步內容切削用量備骨口. 序號骨口. 序號S (r/min)F (mm/r)ap/mm注1裝夾好車削毛坯。2用車床尾座打中心孔。400-一-3裝夾刀具，1號

48、刀位：硬質合金端 面45度車刀，2號刀位硬質合金 90 度放型車刀。4調用1號刀位刀具車削毛坯右端面4000.11用尾座頂針頂住毛坯。-二2調用2號刀位刀具使用G71命令粗 車圖2.1左端外輪廓。6000.21.51車床調整轉速與進給量。8000.10.5三2調用G70命令對圖2.1左端外輪廓 進行精加工。3刀座回換刀點，主軸停止。1拆卸毛坯零件，用銅皮包裹已加工 好的40mm外圓，用三爪卡盤夾 持，爪尖與 48mm外圓距離 5mm。四2用車床尾座打中心孔。4003調用1號刀位刀具車削右端面。4000.11用頂針頂住毛坯。2調用2號刀位刀具靠近毛坯右端五3調用G71命令，粗車削圖2.1右端 外

49、輪廓6000.21.5續表74212車床調整轉速與進給量調用G70命令對圖2.1右端外輪廓8000.10.5六進行精加工3刀具回換刀點，主軸停止。4完成加工，拆卸零件。7.5數控編程本文對減速器從動軸加工采用 FANUC Oi-TB數控系統編程，根據圖2.1分為 兩大部分，一為加工圖2.1的左輪廓，另一為加工圖2.1的右輪廓。表7.5數控加工程序毛坯直徑5mm,長度255mm（ 250mm +5mm,5mm為左右端面車削用量），刀具 最大切屑深度3mm。車好右端面00001N10T0202調用2號刀具N20M03S600主軸轉速600r/minN30G00 X55 Z5靠近毛坯粗加工N40G7

50、1U1.5R1;調用G71命令粗車循環N50G71P60Q220 U0.5F0.2N60G01 X24粗加工起點N70 Z0N80X28Z-2加工C2倒角N90Z-57加工28mm夕卜圓N100 G02 X30Z-58 R1加工R1倒圓角N110 G01Z-107加工30mm外卜圓N120 G02 X34Z-109 R2加工R2倒圓角N130 G01 X35加工35mm端面N140 Z-152加工35mm夕卜圓N150 G02 X39Z-154 R2加工R2倒圓角N160 G01 X40加工40mm端面N170 Z-210加工40mm夕卜圓N180 G02 X44Z-212 R2加工R2倒圓角

51、續表7.5N190 G01X46加工35mm夕卜圓N200 G03 X48Z-213 R1加工48mm端面N210 G01Z-220加工48mm夕卜圓精加工N220 M03S800主軸調速800r/minN230 G70 P60Q220 F0.1精加工外輪廓N240 G00 X100 Z200回換刀點N250 M05主軸停止N260 M30程序結束用銅皮包裹右端外圓 40mm且掉頭裝夾右端，卡盤爪尖離外圓 48mm端面有 8mm,手動車左端面打中心孔。00002N10T0202調用2號刀具N20M03S600主軸調速600r/minN30G00 X55 Z5靠近毛坯粗加工N40G71U1.5

52、R1調用G71命令粗加工N50G71P60 Q140 U0.5F0.2N60G01X33開始粗加工N70 Z0N80X35Z-2加工C2倒角N90Z-25加工35mm外卜圓N100 G02 X39Z-27 R2加工R2倒圓角N110 G01X44加工44mm端面N120 G03 X48Z-29 R2加工R2倒圓角N130 G01Z-43加工48mm端面精加工N140 M03S800主軸調速800r/minN150 G70 P60Q140 F0.1精加工外輪廓N160 G00 X100 Z200回換刀點N170 M05主軸停止N180 M30程序結束7.6零件加工完成建模模擬圖采用Inven tor 2014三維建模，模擬出軸加工出時樣子。便于檢驗加工是否正 確。圖7.6三維建模模擬圖第八章虛擬切削加工第八章虛擬切削加工虛擬切削加工是指在沒有實際生產加工設備的基礎上通過計算機軟件模擬 數控車床加工來檢驗數控程序、加工流程與加工過程，確定是否有不合理的地方