卡爪的加工工艺设计-数控加工专业毕业设计论文.pdf

2目录目录毕业设计封面1评分标准2毕业设计评阅书3目录4正文5一、零件的加工工艺分析5二、加工工艺方案5零件材料的介绍7刀具材料的选择10一、刀具材料应具备的性能10二、刀具材料的类型11（一）、高速钢13（二）、硬质合金15电极丝的选择20刀具的选择20（一）、铣削要素20（二）、立铣刀21（三）、面铣刀21（四）、钻销特点22（五）、螺纹刀具23（六）、铰刀25数控设备的简介28线切割加工特点31线切割装夹方式32线切割编程简介33总结34参考文献35设计图纸及工艺规程36工艺过程卡35工序卡36刀具卡45程序卡503卡爪的加工工艺设计卡爪的加工工艺设计卡爪是卡盘的零部件，卡爪是卡盘中用于夹持工件的零件。由于本次设计卡爪是不对称零件且定位较为复杂，内轮廓有棱角，右侧有较深槽，所以必须采用线切割加工。对此，我们制定了两种方案：其区别在于线切割或铣床加工外轮廓，线切割加工外轮廓耗时长，但是节省了设计定位耗时，铣床加工外轮廓耗时短，但是设计定位比较麻烦，除此之外，铣完外轮廓仍需线切割底面。所以，我们采用线切割加工外轮廓。根据实际情况，外轮廓加工应该放在最后一道工序，线切割工序放在铣床之后。工件毛坯的表面可能存在不均匀的情况，所以要用面铣刀将立方体的六个表面铣到两两互相垂直。接着铣内槽，常用刀具有立铣刀，接着用中心钻钻孔，然后用丝锥铰孔，再用中心钻钻两处通孔，用铰刀铰两处通孔到要求值。然后将工件掉头，铣另一面的台阶面。卸下工件，进行线切割加工，外槽，内通槽，外轮廓成形。下面便对本次设计所用刀具及其切削原理、装夹及经济性进行分析。一、零件的工艺分析1、结构分析该零件的加工内容包括平面、孔、槽、台阶。2、尺寸分析各个孔的加工精度要求不高。3、表面粗糙度分析各表面粗糙度为 3.2m。二、机械加工工艺方案1、确定生产类型零件数量为 5 件，属于单件小批量生产。2、拟定工艺路线1）、确定工件的定位基准。以工件底面和两侧面为定位基准。2）、选择加工方法。采用钻孔后铰孔，再加工台阶、偏 5内槽、螺丝孔。3）、拟定工艺路线a)按 165mm 95mm45mm 下料b)铣削 6 个面，保证 160mm 90mm40mmc)去毛刺d)钻9.8 孔、铰13 孔、铣台阶面、掉头铣台阶面、钻3 中心孔、钻4 螺丝孔、铣内槽e)割内轮廓、割外槽、割外轮廓成形f)去毛刺g)检验4、设计数控铣加工工序41)选择加工设备，选用南通机床厂生产的 XH713A 型加工中心，系统为 FANUC 0i.2)选择工艺设备a)该零件用平口钳夹紧b)刀具选择3mm 中心钻：钻中心孔4mm 丝锥：钻螺丝孔9.8mm 钻头：钻孔13mm 铰刀：铰孔10mm 立铣刀：铣台阶、铣槽c)量具的选用分度值为 0.02mm 的游标卡尺分度值为 0.001 的内径千分尺5、线切割加工工序1)选择加工设备，电火花数控线切割机床 DK7730。2)选择工艺设备a)选用压板式定位b)无加工刀具，采用电极丝来加工轮廓，本设计选钼丝。c)量具选择，分度值为 0.02mm 的游标卡尺。零件材料的介绍零件材料的介绍545 号钢号钢45 号钢,是 GB 中的叫法,JIS 中称为:S45C,ASTM 中称为 1045,080M46,DIN 称为:C45基本信息中文名称 45 号钢JIS 名称 S45CASTM 名称 1045别称油钢冷轧规格 1.04.0mm碳含量 0.420.50%目录1 化学成分含碳(C)量是 0.420.50%,Si 含量为 0.170.37%,Mn 含量 0.500.80%,Cr 含量0.25%,Ni 含量0.30%，Cu 含量0.25%。密度 7.85g/cm3,弹性模量 210GPa,泊松比 0.31。2 处理方法推荐热处理温度：正火 850,淬火 840,回火 600.45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。1.45 号钢淬火后没有回火之前，硬度大于 HRC55（最高可达 HRC62)为合格。实际应用的最高硬度为 HRC55（高频淬火 HRC58)。2.45 号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于摩托车、汽车上，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等，在工作中要承受巨大的摩擦力，通常采用淬火的方法来提高自身的硬度、耐磨性和使用寿命。45 号钢淬火常用的设备如下：型号 WH-VI-40输入功率 40KW输入电压 342V-430V最大输入电流 62A冷却水流量（主机）15L/min（0.1mpa）冷却水流量（变压器）18L/min（0.1mpa）振荡频率 15-40KHZ冷却水压 0.1-0.3Mpa主机体积 460360630mm3变压器体积 320320310mm3主机重量 405%kg变压器重量 295%kg渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量0.81.2%，芯部一般在 0.10.25%（特殊情况下采用 0.35%）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度(HRC5862)，芯部硬度低，耐冲击。如果用 45 号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到 0.30%芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35%从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质+高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。63 执行标准GB/T699-1999 标准规定的 45 钢推荐热处理制度为 850正火、840淬火、600回火，达到的性能为屈服强度355MPaGB/T699-1999 标准规定 45 钢抗拉强度为 600MPa,屈服强度为 355MPa,伸长率为 16%，断面收缩率为 40%，冲击功为 39J4 现货规格品名规格/mm材质品名规格/mm材质光亮圆棒3.0-2545#热轧钢板4-1045#热轧圆钢12-5045#8-1045#热轧圆钢100-13045#12-1645#热轧圆钢140-15045#热轧钢板18-2045#热轧圆钢160-17045#热轧钢板22-2845#热轧圆钢16-40 45#热轧钢板30-3445#热轧圆钢16-45 45#35-7545#热轧圆钢180-20045#75-8045#热轧圆钢200-28045#锻打钢板80-10045#热轧圆钢290-500 45#锻打钢板100-150 45#热轧圆钢500-150045#锻打钢板150 45#热轧圆钢50-70 45#锻打钢板160 45#热轧圆钢50-90 45#锻打钢板170 45#热轧圆钢50-95 45#锻打钢板180 45#力学性能正火：850；淬火：840；回火：600；抗拉强度：不小于 600Mpa；屈服强度：不小于 355Mpa；伸长率：16%；收缩率：40%；冲击功：39J；钢材交货状态硬度：不大于 未热处理：229HBS；退火钢：197HBS5 力学性能硬度 HRC 48-52主要成份 Cr Si Mn C化学成分（%)0.42-0.50C,0.17-0.37Si,0.50-0.80Mn,0.035P,0.035S,0.25Ni,0.25Cr,0.25Cu形 态 锭、坯、条、管、板、带 状 态 不热处理、退火、正火、高温回火抗拉强度 Mpa 600 屈服强度 Mpa 355 伸长率%1645 号钢所针对的模具焊材型号为：CMC-E45它是唯一接合性较好之中硬度钢焊条，适用于空冷钢、铸钢：如 ICD5、7CrSiMnMoV等等。汽车板金覆盖件模具及大型五金板金冲压模具之拉延、拉伸部位修补，也可用于硬面制作。6 主要用途轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为7光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：（一）尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高(IT5IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6IT9)。（二）几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。（三）相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.010.03mm,高精度轴（如主轴）通常为 0.0010.005mm。（四）表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.50.63m,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.630.16m。轴类零件的毛坯和材料（一）轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。（二）轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn,经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 5058HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性8好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。45 号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45 号钢可以淬硬至 HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥 45#钢优越的机械性能，常将 45#钢表面淬火（高频淬火或者直接淬火），这样就能得到需要的表面硬度。注：直径为 812mm 的 45 号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。在模具修补领域45 号钢所针对的模具焊材型号为：CMC-E45它是唯一接合性较好之中硬度钢焊条，适用于空冷钢、铸钢：如 ICD5、7CrSiMnMoV等等。汽车板金覆盖件模具及大型五金板金冲压模具之拉延、拉伸部位修补，也可用于硬面制作。另外在使用时也有一些需要注意的：1.于潮湿场地施工前，焊条先以 150-200C 烘干 30-50 分钟。2.通常施以 200C 以上预热，焊接后空冷，可能的话最好实施应力消除。3.需多层堆焊处，以 CMC-E30N 打底，可得到较好的焊接效果。适用电流范围：直径及长度 m/m 3.2*350mm 4.0*350mm电流范围(Amp)70-100 130-150刀具材料刀具材料针对不同毛坯，选用的刀具材料不一致，刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。一、刀具材料应具备的性能一、刀具材料应具备的性能金属切削过程中，刀具切削部分是在较大的切削压力，较高的切削温度以及剧烈摩擦条件下工作的。在切削余量不均匀或断续表面时，刀具受到很大冲击力与振动，切削温度也在不断变化。因此，刀具材料必须具备以下几个方面的性能：1、高硬度：刀具材料的硬度要高于被加工材料的硬度。2、高耐磨性：刀具材料应具有较强的耐磨性。这一性能一方面取决于它的硬度，另一方面还与其他化学成分、显微组织有关。材料硬度越高，耐磨性越好；含有耐磨的合金碳化物越多、晶粒越细，分布越均匀则耐磨性也越好。93、有足够的强度与韧性：切削时刀具要能承受各种应力与冲击。一般用抗弯强度和冲击值来衡量材料强度与韧性的高低，他们能反映刀具材料抗断裂、崩刃的能力。但是，强度与韧性高的材料，必然引起其硬度与耐磨性的下降。4、高的耐热性与化学稳定性：耐热性是指在高温下保持材料硬度的性能，可用高温硬度表示，也可用红硬性表示。耐热性越好，材料允许的切削速度越高，它是衡量刀具材料性能的主要标志。5、化学稳定性是指材料在高温下不易于加工材料或周围介质发生化学反应的能力，包括抗氧化、抗粘结能力。化学稳定性越高，刀具磨损越慢，加工表面质量越好。6、刀具除了具有优良的切削性能以外，还应尽可能具有良好的工艺与经济性。它们包括：a)工具钢应有较好的热处理工艺性，如淬火变形小，脱碳层浅及淬透性好。热轧成型刀具应具有较好的高温塑性；b)高硬度的材料要求可磨削加工性好；c)需要焊接的刀具材料，应有较好的焊接工艺性；d)尽可能满足资源丰富，价格低廉的要求；二、刀具材料的类型二、刀具材料的类型刀具材料分为工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料四大类。他们的分类、主要物理机械性能如表 2-1 所列。本次设计所用的刀具主要是硬质合金以及高速钢，下面主要介绍这两种刀具材料1011高速钢高速钢一、普通高速钢普通高速钢是含有 W、Mo、Cr、V 合金元素的工具钢。由于它允许的切削速度较碳素工具钢、合金工具钢成倍的提高，古因此得名。高速钢具有良好的淬透性，小型刀具在空气中冷却也能获得较高的硬度，且刃磨锋利，古城风钢。磨光的高速钢亦称白钢。高速钢种含合金元素与碳化合形成的高硬度碳化物。特别是碳化钒，硬度高达HRC8385，它的晶粒小，分布均匀，是高速钢具有良好的耐磨性。钨和碳的原子结合能力很强，提高了马氏体受热时的分介稳定性，是钢在 550600时仍能保持高硬度。高速钢淬火后精多次回火，碳化物析出并呈均匀弥散分布，参与奥氏体转变为马氏体产生两次硬化作用，这些都进一步提高了钢的耐磨性。钼的作用大致与钨相同，并能细化晶粒，减少钢中碳化物的不均匀性。铬在钢中的作用是提高淬透性及回火稳定性。钒与碳的原子结合能力比钨 还大，一稳定的碳化钒形式存在。钒亮提高将有助于提高钢的耐热性与耐磨性，但是可切削性变差。一般钒含量不超过 5。高速钢是综合性能较好，应用范围最广的一种刀具材料。普通高速钢热处理后硬度为HRC6266，抗弯强度bb月 3.43GPa，耐热性约为 600左右，此外还具有热处理变形小，能锻造、容易刃磨得到锋利刃口等优点。高速钢的使用约占刀具材料总量的 6070,特别适合用于制造各种结构形状复杂的成形刀具、孔加工刀具。例如成形车刀、铣刀、钻头、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具。高速钢可用于加工的材料范围也很广泛，包括有色金属、铸铁、碳钢、合金钢等。高速钢按化学成分可分为钨系、钨钼系等。按切削性能与使用场合课分为普通高速钢、高性能高速钢。几种典型的常用高速钢，它们的物理机械能见表 2-2。其中普通高速钢最常用的有两个品种：1.W18Cr4V：属于钨系高速钢。这种拍好谷内普遍使用，性能稳定，刃磨及热处理工艺控制角方便。但在国外因钨价高，此钢种已经很少使用。2.W6Mo5Cr4V2：属于钨钼系高速钢。钼钢最初是为解决钨的缺乏而研制成的，使用结果表明 1的钼课代替 2的钨。含钼高速钢的主要优点是：钢中合金元素少，减少了碳化物数量及分布不均匀性，有利于提高塑性、抗弯强度与冲击韧性。假如 35的钼，可改善钢的刃磨加工性。因此，6-5-4-2 的高温塑性与韧性皆胜过 18-4-1，而切削性能却大致相同。其主要缺点是淬火温度范围窄，脱碳过热敏性大。目前主要用于热轧刀具，如扭槽麻花钻等。二、高性能高速钢高性能高速钢是指在普通高速钢中再加入一些合金，时期耐热性、耐磨性又有进一步提高。这种高速钢课使用 50100m/min 的切削速度，具有比高速钢更高的生产率与刀具耐用度；同时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料。高性能高速钢中常温硬度在HRC6770者 有 成 超 硬 高 速 钢。主 要 牌 号 的 物 理 机 械 能 见 表122-2.高性能高速钢可分为以下四种类型：1）高碳高速钢高碳高速钢含碳量从 0.70.8%提高到 0.91.05%，是钢种合金元素全部形成碳化物，从而提高钢的硬度、耐磨性与耐热性。但其韧性略有下降。2）高钒高速钢13高钒高速钢含钒量提高到 35%。由于碳化钒量增加从而提高钢的耐磨性。一般用于制造加工高强度钢的车刀、铣刀、钻头等。但此种钢刃磨比普通钢困难。3）钴高速钢高速钢中加入钴可提高钢的高温硬度和抗氧化能力，因此能使用与较高的切削速度。假如 1%的钴，切削速度可提高 1%。钴在钢中能促进刚在回火时从马氏体析出钨、钼的碳化物，提高回火硬度。钴的导热系数较高，对提高切削性能有利。钢中加入钴可降低摩擦系数，改善其磨加工性。注：（钴高速钢国外使用较多，我国钴矿价格昂贵，使用量尚不多。）4）铝高速钢铝高速钢是我国独创的新钢种。高速钢中加入少量铝不仅可以提高钢的耐热性与耐磨性，还能防止高碳引起的强度、韧性的下降。三、粉末高速钢粉末高速钢是七十年代刀具材料的新发展，国产粉磨高速钢一开始在生产中应用。它的工艺方法大致是用高压惰性气体或高压水雾化高速钢水，得到细小的高速钢粉末。然后经压制形成或经过热压、锻造、轧制成形前者陈本低，后者刀具质量高。粉磨高速干与熔炼高速钢比较，有如下特点：1、由于粉末冷凝速度快，因而课获得细小均匀的结晶组织，完全一致了碳化物的偏析，提高了钢的强度与硬度。经过锻造成形的，强度与韧性还可进一步提高。2、由于物理机械性能保证各项同性。可减少热处理变形与应力。因此能用于制造精密刀具。3、具有良好的工艺性，不但能锻造而且刃磨时砂轮消耗少，获得的表面粗糙度较细。4、由于他话务分布均匀，因此可促进新型高速钢的发展。增加合金元素支承超硬粉末，但任然不降低其可加工性。5、采用粉末冶金工艺，可提高材料利用率，有效节省材料与能源。四、高速钢的表面处理与涂层高速高刀具经过表面化学处理后，可明显提高刀具的切削性能。例如其实年代发展起来的氧化氮处理，就具有工艺性好、成本低、瘦小显著的特点。将刀具成品置于氮气和水蒸气的混合气体中，控制在 540560保温 12 小时，表面即形成厚约 0.03mm 的 Fe3O4氧化膜，内层为氧、氮、碳扩散层，厚约 0.030.05mm，硬度 HV1000 以上。经处理的刀具。表面氧化层可减少摩擦系数从而较少切屑的粘结，刀具耐用度提高 6070%。这种方法综合了整齐处理与软氮化处理的优点，表面美观成黑色、抗蚀、防锈、耐用，一般用于成形复杂刀具。硬质合金硬质合金一、硬质合金的组成硬质合金使用粉末冶金工艺制成的。它由硬度和熔点很高的碳化物（硬质相）组成。音质和金的物理机械性能取决于合金的成分、粉末颗粒的粗细以及合金的烧结工艺。含高硬度、高熔点的硬质相越多，合金的硬度与高温硬度越高。含有粘结剂越多，强度也就越14高。合金中加入 TaC、NbC 有利于细化晶粒，提高合金耐热性。表 2-3 列出了高熔点碳化物及默写坚硬物质的性质。常用硬质合金牌号中含有大量的WC、TiC，因此硬度、耐磨性、耐热性均高于工具钢。二、普通硬质合金分类、牌号与使用性能15国产的硬质合金按其化学成分与使用特性分为四类：钨钴类、钨钛钴类、添加稀有金属碳化物类及碳化钛基类。最常用的牌号及性能见表 2-4.。YG 类合金主要用于加工铸铁、有色金属与非金属材料。加工脆性材料时切屑呈崩碎状，对刀具冲击力较大，切削力集中在切削刃附近。YG 类合金抗弯强度与韧性比 YT 类高，可以减小切削时的崩刃。同时，YG 类合金导热性也较好，有利于降低切削温度。虽然其耐热性比 YT 类差些，但加工铸铁等材料还是能适应的。此外 YG 类合金的磨加工性好，可以刃磨的到锋利刃口，因此也适合于加工有色金属及纤维层压材料。合金中含钴量越高，韧性越好，适合于粗加工，含个量少的用于精加工。16YT 类合金主要用于加工以钢为代表的切下长切屑的塑性材料。加工钢时塑性变形大、摩擦剧烈、切削温度高。Y T 类合金有较高硬度，特别是有高的耐热性、抗粘结、抗氧化能力，因此用于加工钢时磨损小，刀具耐用度高。合金中含 TiC 较少者，含 Co 量多，抗弯强度高，较能承受冲击力，适合于粗加工。含 TiC 量较多者，含 Co 量少者，耐磨性，耐热性更好，适合精加工。但是 TiC 量增多时，合金导热性变差，刃磨与焊接时容易产生裂纹。常用牌号硬质合金，其主要用途见表 2-5。三、新牌号硬质合金17为了解决某些难加工材料的加工，硬质合金品种不断增加。主要有以下几种；1）加入 TaC(NbC)的合金在合金中加入适量的稀有难容金属碳化物是提高合金性能的有效方法之一。其中效果显著的是加入 TaC 或 NbC。一般含量在 4%左右。TaC 在合金中所起的作用是提高合金的高温硬度与高温强度。在 YG 类合金中加入 TaC，可使 800高温时强度提高月 0.150.20GPa。在 YT 类合金中加入 TaC，可使高温硬度提高月 HV50100.从表 2-3 中可知，在金属中加入 TaC 可提高合金与钢的粘结温度，从而减缓合计你成分向刚中扩散，延长刀具耐用度。在合金中加入 TaC,还可以提高刀片常温硬度与耐磨性，减缓刀具的机械磨损。提高 YT类合金抗弯强度与冲击韧性，特别是提高合金的抗疲劳强度，能阻止 WC 晶粒在烧结过程中的长大，有助于细化晶粒，提高合金耐磨性。合金中加入 TaC 达到 1215%时，可以增加其抵抗周期子性温度变化产生的能力，以及抗塑性变形能力。这种合金用于端面连续加工及铣削时，不易发生崩刃。此外，TaC 可改善合金的焊接、刃磨工艺性，提高合金使用性能。国产的这类合金牌号较多，除表 2-4 中列出的以外还有一些新牌号。例如：YT05、YW3、YW4、712、715、798、600、YTM30、YTS25 等。它们的性能与应用范围可参阅有关硬质合金厂产品样本。2）细晶粒和超细晶粒的硬质合金普通硬质合金中 WC 的粒度为几个微米，细晶粒合金平均粒度在 1.5m 左右。超细晶粒合金 WC 粒度在 0.21m 之间，绝大部分在 0.5m 以下。细晶粒合金中由于硬质相结合相高度分散，增加了粘结面积，提高了粘结强度。因此其印度与强度都比同样成分的鹅颈要高，硬度约提高 1.52HRA，抗弯强度约提高 0.60.8GPa，而且高温硬度也能提高一些。生茶超细晶粒的喝酒呢，除必须使用细的 WC 分外，还一个添加微量抑制剂，以控制晶粒长大，并采用较先进的烧结工艺才能制成，所以成本略高。超细晶粒硬质合金的使用特点是：a)可用于加工难加工材料b)可减少中低速下切削产生的粘结磨损而导致的崩刃现象c)可用于尖端切削d)可用于制作精密刀具3）碳化钛基硬质合金这类合金中以 TiC 为主要成分，用 Ni、Mo 作粘结金属。TiC 基硬质合金的主要特点是硬度非常高，有很强的耐磨性，具有较高的耐热性与抗氧化能力，除此之外，钙合金的化学稳定性非常好，与工件材料的亲和力小。碳化钛基合金的缺点主要是抗塑性变形能力差，抗崩刃性差，切削时长生的高温易使刀具硬度下降。四、涂层硬质合金涂层硬质合金是采用化学气相沉淀法或其他方法，在硬质合金表面涂复一层薄膜难磨的难熔的金属化合物。这样便可在一定程度上提高刀片的综合切削性能。凡是涂层刀片的抗震性、韧性较差，切削刃锋利程度，抗崩刃性能也不及普通合金，所以一般用于普通型材的精18车与半精车。五、钢结硬质合金钢结硬质合金是由 WC、TiC 作硬质相，高速钢或合金钢做粘结相，通过粉末冶金工艺制成。它可以进行锻造、切削加工、热处理与焊接。淬火后变形小，硬度高于高性能高速钢，强度、韧性超过硬质合金。电极丝的选择电极丝的选择本次设计必须通过线切割加工，而线切割加工无金属切削刀具，主要是以0.030.35的金属丝为电极工具，工件材料的预留量少，能有效地节约贵重材料。电极丝材料的选择：电极丝应具有良好的导电性和抗电腐蚀性，抗拉强度高，材料均匀。常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等。钨丝抗拉强度高，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。黄铜丝适合于慢加工，加工表面质量和垂直度较好，蚀屑附着少，但抗拉强度差，损耗大，一般用于慢速单向走丝加工。钼丝抗拉强度高，适于快速走丝加工，所以我国快速走丝机床大多选用钼丝来作为电极丝。电极丝直径的选择：电极丝直径的选择应根据切缝宽窄、工件厚度和拐角尺寸大小来选择。若加工带尖角、窄缝的小型模具，宜选用较细的电极丝；若加工大厚度或大电流切割时，应选用较粗的电极丝。电极丝的类型：钼丝直径：0.080.2mm；钨丝直径：0.030.1mm；黄铜丝直径：0.10.3mm；包芯丝直径：0.10.3mm。因此本次设计是用 0.2mm 的钼丝进行加工。铣削要素铣削要素一、铣削用量要素1、铣削深度 ap平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，ap 为 mm。2、铣削宽度 ae垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，ae 为 mm。3、进给运动铣削时进给运动的大小有下列三种表示法：a)每齿进给量 afb)每转进给量 fc)进给量速度 vf三者关系为：19Vf=fn=afzn 单位为 mm/min4、铣削速度 v铣刀旋转的线速度。可按下式计算：V=dn/1000式中d铣刀直径，d 为 mm；N铣刀转速，n 为 r/min。二、铣削切削层要素切削时铣刀相邻两个刀齿在工件上形成加工表面之间的一层金属称为切削层。（一）、圆柱铣刀切削层要素1、切削厚度 ac切削厚度是铣刀上相邻两个刀齿所形成的加工表面间的垂直距离。2、切削宽度 aw切削宽度是主切削刃参加工作的长度，直齿圆柱铣刀的切削层宽度 aw 与深度 ap 相等。而螺旋齿圆柱刀的 aw 是变化的。随着刀齿切入工件，aw 逐渐增大，然后又逐渐减小，因而铣削过程较为平稳。3、平均切削总面积 Acav（二）、面铣刀切削层要素1、切削厚度 ac2、切削宽度 aw 和平均切削总面积 Acav顺铣与逆铣：铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。立铣刀立铣刀立铣刀主要用于加工凹槽，阶台面以及利用靠模加工成形表面。国家规定，直径d=271mm 的立铣刀做成直柄或削平型直柄，直径 d=663mm 时作成莫氏锥柄，直径d=2580mm 作成 7:24 的锥柄。它们又可分为粗齿、中齿和细齿三种。在立铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上的切削刃是副切削刃，工作时不宜沿着铣刀轴线方向做进给运动。硬质合金面铣刀硬质合金面铣刀硬质合金面铣刀适用于高速铣削平面。它刚性好，切削效率高、加工质量好，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀分为整体焊接式、机夹焊接式、可转位式。与整体焊接式和机夹焊接式相比较而言，可转位式面铣刀轻巧，便于拆卸。它是通过夹紧元件将可转为刀片夹固在刀体上的面铣刀。它在提高产品质量、加工效率、降低成本、操作使用方便等方面都显示出优越性，目前已得到广泛使用。可转位面铣刀应达到刀片定位精度高、夹紧可靠、排屑容易、更换刀片迅速等要求；同时各定位、夹紧元件通用性要好，制造要方便，并且经久耐用。20钻削过程特点与钻削用量选择钻削过程特点与钻削用量选择一、钻削用量与切削层参数1、钻削用量2、钻削用量一样包括切削深度 ap、进给量 f、钻削速度 v 三要素。由于钻头有两个刀瓣，所以：切削深度ap=1/2d单位为 mm每刃进给量af=1/2f单位为 mm/z钻削速度v=dn/1000单位为 mm/min3、切削层参数钻孔时切削层参数规定在刀具基面中度量，包括切削层厚度、宽度、横截面积等。二、钻头直径钻头直径应由工艺尺寸决定。尽可能一次钻出所要求的孔径，当机床性能不能胜任时，才采用先钻孔后扩孔的工艺。须进行扩孔者，钻头直径取孔径的 50%70%。合理刃磨与修磨钻头，可有效降低钻削力，能扩大机床的钻孔直径范围。三、进给量小直径钻头进给量主要受钻头的刚性或强度限制，大直径钻头受机床走刀机构动力及工艺系统刚性限制。普通麻花钻进给量可按以下经验公式计算：F=(0.010.02)d四、钻削速度高速钢钻头通常可取经验数值，或参考 7-4.也可查阅有关切削用量手册或安有关资料计算。21螺纹刀具螺纹刀具丝锥丝锥一、丝锥的结构与几何参数a)丝锥的结构丝锥是加工内螺纹并能直接获得螺纹尺寸的一种螺纹刀具，应用极广。它的基本结构是一个轴向开槽的外螺纹。b)丝锥的几何参数丝锥参数包括螺纹参数与切削参数两部分。螺纹参数有外径 d，中径 d2，内径 d1，螺距 p，牙形半角 a/2 等。这些参数应由被加工螺纹的规格与精度要求来确定。例如：M8x1.25 M：代号、8：公 称直径、1.25：螺距)。本次设计属于 M2x0.4F 是进给速度，F 是转速*螺距二、常用丝锥结构特点与应用范围丝锥按加工螺纹形状、切削方式及其本身结构可分为以下几种。他们的名称、特点、应用范围列于表 11-2 中。22由上表可知，针对单件小批量生产的零件，本次设计采用手用丝锥。23铰刀铰刀铰刀用于中小直径孔的半精加工与精加工。铰刀的加工余量小，齿数多，刚性和向导性好，所以铰孔后，孔的公差等级可达 IT6IT7 级。表面粗糙度可达 Ra1.60.4m，故得到了广泛应用。一、铰刀的种类与用途铰刀由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分有切削部分和校准部分。铰刀的主要结构参数有：直径 d,齿数 Z，主偏角 Kr，前角 Rp，后角 ap 和槽形角等。铰刀种类很多，如图 8-5 所示。按使用方式可分为手用和机用铰刀。也可根据铰刀的用途、结构、材料、以及机床连接方式进行分类。24由上表格可知，本次设计采用手用铰刀。二、铰刀材料手用铰刀可用合金工具钢或高速钢来制造。机用铰刀通常用高速钢或硬质合金来制造。高速钢机用铰刀直径 d10mm 时，可制成焊接；硬质合金铰刀直径6mm 时，制成整体式；d6mm 时制成焊接式。25数控设备的简介数控设备的简介数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Compute Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。数控设备就是指应用这种技术的设备.数控设备使用中应注意的问题1 数控设备的使用环境为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。2 良好的电源保证为了避免电源波动幅度大（大于10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。3 制定有效操作规程在数控机床的使用与管理方面，应制定一系列切合实际、行之有效的操作规程。例如润滑、保养、合理使用及规范的交接班制度等，是数控设备使用及管理的主要内容。制定和遵守操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一。实践证明，众多故障都可由遵守操作规程而减少。4 数控设备不宜长期封存购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。加工中，尽量减少数控机床主轴的启闭，以降低对离合器、齿轮等器件的磨损。没有加工任务时，数控机床也要定期通电，最好是每周通电12 次，每次空运行 1 小时左右，以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池电量不足报警，以防止系统设定参数的丢失。数控设备的分类以及特点一、按加工工艺方法分类1金属切削类数控机床与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和26自动化程度。在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。2特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。3板材加工类数控机床常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。二、按控制运动轨迹分类1点位控制数控机床点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。2直线控制数控机床直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。3轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。三、按驱动装置的特点分类1开环控制数控机床这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，27驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进