銑床萬能分度頭設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】
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三、設(shè)計計算
3.1、渦輪蝸桿傳動設(shè)計
3.1.1 選擇傳動類型，精度等級和材料
考慮到傳動功率不大，傳動速度較低，選用阿基米德圓柱螺桿（ZA型）傳動，精度8c GB/T10089-1988。蝸桿用20Cr,表面淬火，硬度為45~50HRC；表面粗糙度≤1.6um 。蝸輪輪緣選用ZCuSn10P1金屬摸鑄造。
3.1.2 選擇蝸桿，渦輪的齒數(shù)
因為各個型萬能分度頭傳動比都是i==40,參考《機械設(shè)計手冊》表23.5-3，取 ,變位系數(shù)暫取x=0。
3.1.3 確定許用應(yīng)力
由《機械設(shè)計手冊》表11-4查得， 按圖11-5查得Vs=3，再查圖11-6采用浸油潤滑得
齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
查圖得
3.1.4 按蝸輪輪齒接觸疲勞強度設(shè)計
根據(jù)鄙視蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核彎曲疲勞強度。
1）確定載荷系數(shù)K
載荷系數(shù)取,查《機械設(shè)計》表11-5有使用系數(shù)取，齒向載荷分布系數(shù)取，動載荷系數(shù)，所以，k取1.21。
2）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
暫取傳動總效率η=0.82，則蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩：
3）計算中心距a
取中心距a=125mm，故從表11-2中取模數(shù)m=5mm，蝸桿分度圓直徑。從圖11-18中查的接觸系數(shù)，因此以上結(jié)果可用。
3.1.5 確定傳動的主要尺寸
已知 a=125 m=5
蝸桿齒頂圓直徑
蝸桿齒根圓直徑 取40
取55
蝸輪齒頂圓直徑 取130
蝸輪外圓直 取214
蝸輪齒寬
蝸輪齒頂圓弧半徑
蝸輪齒根圓弧半徑
蝸桿軸向齒厚
蝸桿法向齒厚
導(dǎo)程角為=
3.1.6蝸輪蝸桿的潤滑
潤滑對于蝸輪蝸桿傳動來說，具有特別的意義。因為當(dāng)潤滑不良時，傳動效率將顯著降低，并且?guī)韯×业哪p和產(chǎn)生膠合破壞的危險，所以往往采用粘度大的礦物油進行良好的潤滑，在潤滑油中還常加入添加劑，使其提高抗膠合能力。查《機械設(shè)計》表11-21 采用油池潤滑，潤滑油油量為浸油深度為一個齒高。
3.2斜齒輪的設(shè)計
3.2.1選材，熱處理方法，精度等級，齒數(shù)，初選螺旋角
考慮到萬能分度頭結(jié)構(gòu)緊湊，故兩個斜齒輪均用40Cr調(diào)制處理后表面淬火；因載荷平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)速不高，故選用7級精度；閉式硬齒面齒輪傳動，考慮到傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多一些，兩斜齒輪選用齒；按硬齒面齒輪小齒輪懸臂安裝查《機械設(shè)計》表10-7，選齒寬系數(shù)；選螺旋角。
3.2.2 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計
3.2.3 確定公式中各參數(shù)值
1) 載荷系數(shù) 試選
2) 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
3）端面重合度系數(shù) 查 圖10-26 =0.5
4）螺旋角影響系數(shù) 查《機械設(shè)計》圖10-28
5）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 查表10-5得=2.97 =1.52
6）齒輪許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
彎曲疲勞壽命系數(shù) 查 圖10-18取
齒輪疲勞極限 查圖10-20 取=620
疲勞強度安全系數(shù) 取S=1.4
代入上式 得齒輪許用應(yīng)力
=372
3.2.4 設(shè)計計算
1）計算齒輪的模數(shù)
2) 計算圓周速度v
3)計算載荷系數(shù)
查表10-2得；根據(jù)v=0.4515m/s、7級傳動精度，查圖10-8得 ；
查表10-3斜齒輪傳動取；查 圖10-13得。則載荷系數(shù)
4)校正并確定模數(shù)
取
3.2.5 計算齒輪傳動幾何尺寸
1）中心距
2）螺旋角
3）兩分度圓直徑
4)齒寬
取，
3.2.6 校核齒面接觸疲勞強度
3.2.7 確定公式中各參數(shù)數(shù)值
1） 兩斜齒輪的接觸疲勞強度極限
按齒面硬度查圖12-6得，齒輪的接觸疲勞極限
2） 接觸疲勞壽命系數(shù)
查 圖10-19得
3) 計算許用接觸應(yīng)力
取安全系數(shù)，則
4） 節(jié)點區(qū)域系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
5)材料系數(shù)
材料系數(shù)
6) 齒輪軸向分力
齒輪軸向分力=936.3N
3.2.8 校核計算
，
基礎(chǔ)疲勞強度滿足條件
3.3直齒輪設(shè)計
3.3.1 選擇齒輪材料，熱處理方法，精度等級，齒數(shù)及齒寬系數(shù)
兩個齒輪都選用45調(diào)制剛處理，齒面硬度都為260HBS，屬軟齒面閉式傳動，載荷平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)速不高，處選7級精度。又因為萬能分度頭的傳動比皆為固定傳動比1/40，取初始齒輪齒數(shù),按軟齒面齒輪懸臂安裝，查《機械設(shè)計》表10-7，取齒寬系數(shù)
3.3.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計
3.3.3 確定公式中各參數(shù)
1）載荷系數(shù),試選
2）齒輪轉(zhuǎn)矩
3）材料系數(shù) 查表10-6得
4）兩個齒輪的接觸疲勞強度極限 查 圖10-21
5)接觸疲勞壽命系數(shù) 查圖10-19得
6)確定許用接觸應(yīng)力
3.3.4 設(shè)計計算
1）齒輪分度圓
2）計算圓周速度v
3)計算載荷系數(shù)K
查表10-2得使用系數(shù);根據(jù)v=0.541、7級精度，查圖10-8得動載系數(shù)；查表10-4得；查表10-3
則
4)校正分度圓直徑
3.3.5 計算齒輪傳動的幾何尺寸
1）計算模數(shù)
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2.5
2）兩齒輪分度圓直徑
3）中心距
4）齒寬b
5）齒高h(yuǎn)
3.3.6 校核齒根彎曲疲勞強度
3.3.7 確定公式中各值的參數(shù)
1） 確定齒輪彎曲疲勞強度極限
2） 彎曲疲勞壽命系數(shù)
3） 許用彎曲應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) ,應(yīng)力修正系數(shù)，得
4） 確定齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)，
查表10-5得
5）校核計算
目 錄
摘要 1
Abstract 2
第一章 緒論 4
1.1 課題研究的意義 4
1.2國內(nèi)外銑床的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4
1.3 設(shè)計內(nèi)容及目的 6
1.4 預(yù)期 6
第二章 銑床簡介 7
2.1 銑床基本概述 7
2.2 分度頭種類 8
2.3萬能分度頭分度方法 9
第三章 總體技術(shù)方案及設(shè)計要求 9
3.1萬能分度頭結(jié)構(gòu)及其布置原理圖 9
3.2銑床及萬能分度頭參數(shù) 11
第四章 各級傳動副設(shè)計 13
4.1、渦輪蝸桿傳動設(shè)計 13
4.2交錯斜齒輪的設(shè)計 15
4.3直齒輪設(shè)計 18
第五章 軸的設(shè)計 20
5.1主軸設(shè)計 21
5.2 其他軸的設(shè)計 22
第六章 軸承的設(shè)計計算 23
6.1 軸承的選擇 23
6.2 軸承的校核 23
第七章 分度頭的數(shù)控化設(shè)計 24
7.1 概述 24
7.2數(shù)控化分度頭優(yōu)點 24
總結(jié) 25
參考文獻 26
附錄： 27
41
銑床萬能分度頭設(shè)計
摘要
銑床系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，工件和銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。而分度頭是銑床的主要附件之一，本次設(shè)計主要是銑床萬能分度頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。對分度頭進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并用AutoCAD2004軟件大致畫出了上述設(shè)計的裝配圖及一些零件圖，力求更清晰直觀的表達設(shè)計。
關(guān)鍵詞
分度頭 銑床 蝸輪 蝸桿 斜齒輪
Universal dividing head design of the Milling machine
Abstract
The milling machine is mainly used machine tools, milling cutter for machining surface. Usually the cutter rotation movement movement, the work piece feed motion and cutter movement. Machining plane, groove, can also process a variety of surfaces, gear, etc.. The milling machine is used in machining milling machine. In addition to milling, milling machine, spiral groove, gear and spline shaft, but also of more complex surface machining, high cutting efficiency, wide use and machinery manufacturing and repair department. But the dividing head is one of the main accessories of milling machine, the design is mainly milling machine universal dividing head structure design. The structure design of lattice transmission of dividing head, and use autoCAD2004 software to draw the general design of assembly drawing and parts diagram, to more clearly express the design intuitive.
Keyword
Dividing head Milling machine Worm Worm gear Helical gear
第一章 緒論
1.1 課題研究的意義
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，無論是飛機、還是農(nóng)業(yè)機械化、化工等設(shè)備以及電子工業(yè)方面的設(shè)備等，他們都需要有機械制造廠生產(chǎn)。從而完整的現(xiàn)代化機械制造工業(yè)，就是用現(xiàn)代化的裝備武裝各個國民經(jīng)濟部門的源泉。國家的制造水平，為科研單位和國防部門的獨立而迅速地發(fā)展提供保障，以免為先進技術(shù)所替代，從而也讓我們國家有了自主產(chǎn)權(quán)。銑床是一種用途廣泛的機床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面）、溝槽（鍵槽、T形槽、燕尾槽等）、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈輪、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進行切斷工作等。在一般的生產(chǎn)體系中，銑床的加工范圍占整個機器生產(chǎn)的重要部分。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，工件即可獲得所需的加工表面。而在銑削斜面、螺旋槽、齒槽等的時候，分度頭又是必不可少的輔助機構(gòu)。用各種分度方法(簡單分度、復(fù)式分度、差動分度)對工件進行各種分度工作。或者把工件安裝成需要的角度，以便進行切削加工。萬能分度頭的使用，提高了銑床加工的精度，而這正是因為萬能分度頭的高精度以及其他特點使得分度頭成為銑床必不可少的附件，我們也就更加需要對銑床分度頭進行更多的研究、探索和改進以不斷完善它的功能。
1.2國內(nèi)外銑床的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
從美國人E.惠特尼1818年創(chuàng)制的臥式銑床,到美國人J.R.布朗為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，再到1884年前后出現(xiàn)了龍門銑床、20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的半自動銑床，銑床從的種類和性能得到了快速發(fā)展。而1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展也得到了很快發(fā)展，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動化程度。尤其70年代后，微處理機的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。隨著機械化進程不斷加劇，數(shù)控編程開始廣泛應(yīng)用與于機床類操作，極大的釋放了勞動力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對員工要求也會越來越高，當(dāng)然帶來的效率也會越來越高。
在國內(nèi)，機械行業(yè)在新形勢下把握住了“抓創(chuàng)新、調(diào)結(jié)構(gòu)、促改革”這一工作主線，從“十一五”規(guī)劃開始，有了很快發(fā)展。近年來，在有關(guān)文件的精神指導(dǎo)下，數(shù)控機床專項已制定了“十二五”的實施計劃?！笆濉逼陂g將以科學(xué)發(fā)展觀為主題，以轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式為主線，以調(diào)整結(jié)構(gòu)為切入點，工業(yè)行業(yè)最主要的是抓好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，以保持行業(yè)的長期、健康、快速發(fā)展。盡管經(jīng)過多年的努力，我國的機床工具企業(yè)中，出現(xiàn)了一批具有國際影響力的大企業(yè)集團，但從全行業(yè)的總體來看，自主創(chuàng)新能力薄弱、基礎(chǔ)制造水平落后、同質(zhì)化低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重、自主創(chuàng)新產(chǎn)品推廣應(yīng)用困難等問題依然存在，而且產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平更有待提高，因此貫徹科學(xué)發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，大力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，力爭“十二五”期間能夠取得大的突破，將是我國機床工具行業(yè)共同努力的方向和目標(biāo)。我國正處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，目前國際機床市場也有一定好轉(zhuǎn)。在這種形勢下，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培養(yǎng)發(fā)展和數(shù)控機床專項“十二五”計劃的實施，為我國機床工具行業(yè)發(fā)展提供了新的機遇，也提出了更大挑戰(zhàn)，只要我們充分利用國內(nèi)外有利條件，牢牢把握科學(xué)發(fā)展觀這個主題，抓住轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式這條主線，做好行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，堅持自主創(chuàng)新，堅持對外開放，大力促進改革，機床工具行業(yè)一定會再邁上一個新的臺階，在新的一年，行業(yè)面貌也會有一個新的變化。
1.2.2 發(fā)展趨勢
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控技床的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。當(dāng)前數(shù)控設(shè)備正在不斷采用最新的技術(shù)成果，向著高速度化、高精度化、智能化、以及高可靠性的方向發(fā)展。
重型機床的發(fā)展將呈現(xiàn)兩大趨勢。一方面：是技術(shù)上以加工中心或大型柔性加工單元、大型組合式復(fù)合加工機床為發(fā)展方向，以適應(yīng)大型加工零件的單件小批量生產(chǎn)，工藝復(fù)雜，輔助時間和加工周期長的特點。另一方面：是追求精細(xì)化制造，提高裝備制造的工藝含量，體現(xiàn)機床的安全、環(huán)保及人性化的特點。主要體現(xiàn)在設(shè)計理念的更新和機床運行速度及制造工藝水平有很大的提高，另一方面是機床結(jié)構(gòu)變化大，新技術(shù)的應(yīng)用層出不窮。臥式銑床的結(jié)構(gòu)向高速電主軸方向發(fā)展，功能附件呈高速、多軸聯(lián)動、結(jié)構(gòu)型式多樣化的發(fā)展態(tài)勢，這將是今后一個時期技術(shù)發(fā)展的新趨勢。
分度頭是銑床的主要附件之一，許多零件如齒輪、離合器、花鍵軸及刀具開齒等在銑削時，都需要利用分度頭進行分度。通常在銑床上使用的分度頭有簡單分度頭、萬能分度頭、自動分度頭等。其中萬能分度頭使用的比較廣。雖然萬能分度頭能將工件安裝在卡盤、頂尖及其他裝卡附件上，用簡單分度、差動分度等方法，對工件實現(xiàn)任意分度，又可和銑床縱向絲桿連接進行各種螺旋加工。但是其分度精度低、分度柔度差、操縱人員的勞動強度大。而直接選用數(shù)控分度頭，準(zhǔn)確可靠又方便。所以，數(shù)控化是不可避免的趨勢。
1.3 設(shè)計內(nèi)容及目的
銑床萬能分度頭的設(shè)計，具體內(nèi)容是設(shè)計銑床分度頭的傳動結(jié)構(gòu)以及主軸結(jié)構(gòu)。而其中主軸上蝸輪蝸桿傳動副直接影響到分度頭的精度，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計是本次設(shè)計重點。分度頭的自動化同步化方面的設(shè)計，主要設(shè)計交換齒輪軸上的交錯斜齒輪的設(shè)計。由于軸上零件繁多，故軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝方法的確定也是一大重要內(nèi)容。
此次設(shè)計的目的就是鍛煉完善自己的機械設(shè)計能力，把大學(xué)所學(xué)的知識綜合運動到實踐中來，同時在設(shè)計過程中更加深入的了解知識，使自己具備一定的獨立設(shè)計能力，為今后走入工作崗位做好準(zhǔn)備。
1.4 預(yù)期目的
設(shè)計好的銑床萬能分度頭能滿足要求，提高銑床工作精度可靠新等。
1.5完成課題的方案和主要措施
1、 閱讀《銑床工藝學(xué)》，查閱銑床方面的相關(guān)資料，分析課題任務(wù)及要求。
2、 參閱X5032機床結(jié)構(gòu)自己設(shè)計萬能分度頭并和老師討論可行性。
3、 去校金工實習(xí)工廠觀看學(xué)校的銑床的結(jié)構(gòu)。
4、 按照老師每個星期開會所布置的任務(wù)完成相應(yīng)的工作，最后完成此次設(shè)計。
第二章 銑床簡介
2.1 銑床基本概述
銑床是一種用途廣泛的機床，在銑床上可以加工水平或垂直平面；各類溝槽，如鍵槽、T形槽、燕尾槽等；分齒零件，如齒輪、花鍵軸、鏈輪；螺旋形表面，如螺紋、螺旋槽及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削，因而銑床的生產(chǎn)率較高。簡單來說，銑床就是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。
銑床有立式銑床與臥式銑床，兩者主要是主軸布置方式的差別，除了主軸布置不同以外，工作臺可以上下升降， 立式銑床用的銑刀相對靈活一些，適用范圍較廣。銑床按布局分為升降臺銑床、龍門銑床、單柱銑床和單臂銑床、工具儀表銑床等；而按結(jié)構(gòu)又可分為臺式、懸臂式、龍門式、平面式、仿形式等。控制方式主要有仿形式、程序控制式及數(shù)控銑床。
2.2 分度頭種類
按其傳動、分度形式可分為蝸桿副分度頭、度盤分度頭、孔盤分度頭、槽盤分度頭、端齒盤分度頭和其它分度頭(包括電感分度頭和光柵分度頭)。按其功能可分為萬能分度頭、半萬能分度頭、等分分度頭。按其結(jié)構(gòu)形式又有立臥分度頭、可傾分度頭、懸梁分度頭之分。
2.3萬能分度頭分度方法
2.3.1 直接分度法
當(dāng)工件等分要求不高，且分度數(shù)較少時，可采用此法。分度前，扳動主軸鎖緊手柄松開主軸，扳動蝸桿脫落手柄，脫開蝸輪和蝸桿，否則轉(zhuǎn)不動分度頭主軸。分度時直接轉(zhuǎn)動分度頭主軸即可，所轉(zhuǎn)過的角度可以從固定在主軸上的刻度盤上讀出。在分度后應(yīng)扳動主軸鎖緊手柄將主軸鎖緊，以防止在加工中主軸轉(zhuǎn)動。
2.3.2 簡單分度法
簡單分度法是最常用的分度方法。它是用分度盤緊固螺釘將分度盤固定，拔出插銷，轉(zhuǎn)動分度手柄，帶動分度傳動軸，通過一對直齒圓柱齒輪及蝸輪、蝸桿使主軸旋轉(zhuǎn)帶動工件分度。在分度前先做，先松開主軸，使蝸輪、蝸桿嚙合。擰緊分度盤緊固螺釘緊固分度盤，避免分度盤轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)分度誤差。分度后鎖緊主軸。
2.3.3差動分度法
簡單分度法的分度范圍有一定局限性，當(dāng)遇到分度數(shù)為79、131等質(zhì)數(shù)時，用40除不盡，也沒有這些孔的分度盤，這時就要用差動分度法分度，在主軸和分度盤之間需用掛輪連接起來。首先要松開分度盤，拔出插銷，轉(zhuǎn)動分度手柄，使分度傳動軸轉(zhuǎn)動，通過兩直齒圓柱齒輪使蝸桿轉(zhuǎn)動，并帶動蝸輪使主軸轉(zhuǎn)動。并在主軸尾端裝上掛輪芯軸，通過掛輪系帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，使傳動軸前端的螺旋齒輪帶動軸套上的螺旋齒輪，才能使分度盤轉(zhuǎn)動。
第三章 總體技術(shù)方案及設(shè)計要求
3.1萬能分度頭結(jié)構(gòu)及其布置原理圖和方案設(shè)計
方案一 蝸輪蝸桿傳動 圖3-1 蝸輪蝸桿傳動簡圖
方案二 絲杠螺母加齒輪齒條傳動 圖3-2 絲杠螺母加齒輪傳動簡圖
方案三 錐齒輪加齒輪齒條傳動 圖3-2錐齒輪加齒輪條傳動簡圖
采用方案一。
如圖1 為常用的分度頭結(jié)構(gòu)，主要由底座、轉(zhuǎn)動體、分度盤、主軸等組成。
圖3—3 萬能分度頭結(jié)構(gòu)圖
1—分度盤緊固螺釘 2—計孔板 3—分度盤 4—傳動軸 5—蝸桿脫落手柄
6—主軸鎖緊手柄 7—本體 8—刻度盤 9—主軸 10—底座
11—分度手柄 12—插銷 13—油面視鏡 14—定位鍵
圖3—4 萬能分度頭原理圖
1—主軸 2—刻度盤3—蝸桿脫落手柄 4—主軸鎖緊手柄 5—交換齒輪軸
6—分度盤 7—分度定位銷 8—中間軸 9—手柄 10—滾花螺釘
主軸可隨轉(zhuǎn)動體在垂直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。通常在主軸前端安裝三爪卡盤或頂尖，用它來安裝工件。轉(zhuǎn)動手柄可使主軸帶動工件轉(zhuǎn)過一定角度，這稱為分度。
3.2銑床及萬能分度頭參數(shù)
用于銑床，屬于銑床附件中的夾具，來改變工件角度。本次設(shè)計為F11160A型萬能分度頭，分度頭主軸中心高到地面距離為160mm.銑床底部鍵槽寬度為18mm。綜合各方面因素選擇X5032型立式銑床。
3.2.1 X5032型立式銑床的各項參數(shù)
主軸端面至工作臺距離(mm) 45～415
主軸中心線到床身垂直導(dǎo)軌的距離(mm) 350
主軸轉(zhuǎn)速(r.p.m)18級 30～1500/18級
主軸軸向移動距離(mm) 85
工作臺工作面(寬度×長度)(mm) 320×1325
工作臺行程縱向/橫向/垂向（手動/機動)(mm) 720/700、255/240、 370/350
工作臺進給范圍縱向/橫向/垂向(mm/min) 23.5～1180/23.5～1180/8～394
工作臺快速移動速度縱向/橫向/垂向(mm/min) 2300/2300/770
T型槽槽數(shù)/槽寬/槽距(mm/)>3/18/70
主電機功率(mm) 7.5
進給電機功率(kw) 1.5
外形尺寸(mm) 2530×1890×2380
機床凈重(kg) 3200
3.2.2 F11160的參數(shù)
表3-1：
中心高
160
主軸由水平位置向上轉(zhuǎn)動的角度
≦95°
主軸由水平位置向下轉(zhuǎn)動的角度
≦5°
分度手輪每轉(zhuǎn)，主軸回轉(zhuǎn)角度
9°
游標(biāo)最小示值
10"
蝸桿副傳動比
1：40
主軸孔錐度
MT4
定位鍵寬度
18
主軸法蘭盤定位短錐直徑
Ф53.975
分讀盤孔數(shù)
第一面
24,25,28,30,34,37,38,39,4,42,43
第二面
46,47,49,51,53,54,57,58,59,62,66
變換齒輪
模數(shù)
2
齒數(shù)
2.5，30,35,40,50,55,60,70,80,90,100
分度手柄一整轉(zhuǎn)主軸單個分度誤差
±45"
主軸在任意1/4圓周上的累積誤差
±1"
最大承重(kg)
130
凈重(kg)
113
毛重(kg)
123
箱體尺寸
710×535×342
3.2.3 分度頭工作條件及要求
萬能分度頭工作功率由進給電機提供：
取η0=1/3
萬能分度頭一般工作轉(zhuǎn)速（手動）: 60r/min
萬能分度頭一般工作轉(zhuǎn)速（掛輪輸入）：200r/min
假定使用壽命為30年，每年工作360d，每天工作16h。
第四章 各級傳動副設(shè)計
4.1、渦輪蝸桿傳動設(shè)計
4.1.1 選擇傳動類型，精度等級和材料
考慮到傳動功率不大，傳動速度較低，選用阿基米德圓柱螺桿（ZA型）傳動，精度8c GB/T10089-1988。蝸桿用20Cr,表面淬火，硬度為45~50HRC；表面粗糙度 Ra1.6μm。蝸輪輪緣選用ZCuSn10P1金屬摸鑄造。
4.1.2 選擇蝸桿，渦輪的齒數(shù)
因為各個型萬能分度頭傳動比都是i=n1n2=z2z1=40,參考《機械設(shè)計手冊》表23.5-3，取 Z1=1Z=ZI=1×40=40,變位系數(shù)暫取x=0。
4.1.2 確定許用應(yīng)力
由《機械設(shè)計》齒輪傳動 表11-7和 表11-8查得蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力[σH]`=268n/mm2，蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。
蝸輪蝸桿的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N=60JN2L1=60×1×5×360×360×30×16=5.18×107 (4-1）
KHN=8107N=0.814 （4-2）
KFN=9106N=0.645 （4-3）
從而求得:
[σH]= KHN [σH]` =218.15nmm2 （4-4）
[σF]=220.65N/mm2 （4-5）
4.1.3 按蝸輪輪齒接觸疲勞強度設(shè)計
根據(jù)鄙視蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核彎曲疲勞強度。
1）確定載荷系數(shù)K
載荷系數(shù)取K=KAKβKV,查《機械設(shè)計》表11-5有使用系數(shù)取KA=1.15，齒向載荷分布系數(shù)取Kβ=1，動載荷系數(shù)KV=1.05，所以，k取1.21。
2）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2
暫取傳動總效率η=0.45，則蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩：
T2=9550P1ηn2×103=9550×0.5×0.455×103=4.25×105N?mm （4-6）
3）確定彈性影響系數(shù)ZE
因選用鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160MPa12
4）先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和中心距比值為，從圖11-18可以查的ZE=3.1
5）計算中心距a
a≥31.21×4.25×105×(160×3.1256)=121mm （4-7）
取中心距a=125mm，故從表11-2中取模數(shù)m=5mm，蝸桿分度圓直徑。從圖11-18中查的接觸系數(shù)，因此以上結(jié)果可用。
4.1.4 確定傳動的主要尺寸
已知 a=125 Z1=1 Z21=41 m=5 X2=0.5 α=20° d1=50mm
d2=200mm （4-9）
蝸桿齒頂圓直徑 da1=d1+2m=50+2×2=60mm （4-10）
蝸桿齒根圓直徑 df1=d1-2.4m=50-2.4×5=38mm （4-11）
取55mm
(4-12）
蝸輪齒頂圓直徑 da2=2+2m=200+2×5=210mm (4-13）
蝸輪外圓直 取214mm（4-14）
蝸輪齒寬 （4-15）
蝸輪齒頂圓弧半徑 （4-16）
蝸輪齒根圓弧半徑 （4-17）
蝸桿軸向齒厚 （4-18）
蝸桿法向齒厚 （4-19）
導(dǎo)程角為= （4-20）
4.1.5按蝸輪輪齒彎曲疲勞強度校核
蝸輪當(dāng)量齒數(shù) Zv2=80S γ=42.42 （4-22）
由《機械設(shè)計》圖11-19查的，螺旋角影響系數(shù)Yβ=1!γ140°=0.9192。代入上式：
σF=1.53×1.21×4295050×200×5×2.4×0.9192=35.1Mpa （4-23）
彎曲強度滿足。
4.1.6 驗算效率
（4-24）
齒面滑動速度
（4-25）
求傳動效率，按《機械設(shè)計》式（11-21） 式中
其中查表11-18用插補法取=3.07°，取
η=0.78×0.98×0.98=0.749 （4-26）
結(jié)果比暫取值高，所以不用重算。
4.1.7蝸輪蝸桿的潤滑
潤滑對于蝸輪蝸桿傳動來說，具有特別的意義。因為當(dāng)潤滑不良時，傳動效率將顯著降低，并且?guī)韯×业哪p和產(chǎn)生膠合破壞的危險，所以往往采用粘度大的礦物油進行良好的潤滑，在潤滑油中還常加入添加劑，使其提高抗膠合能力。查《機械設(shè)計》表11-21 采用油池潤滑，潤滑油油量為浸油深度為一個齒高。
4.2交錯斜齒輪的設(shè)計
4.2.1選材，熱處理方法，精度等級，齒數(shù)，初選螺旋角。
考慮到萬能分度頭結(jié)構(gòu)緊湊，故兩個斜齒輪均用40Cr調(diào)制處理后表面淬火；因載荷平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)速不高，故選用7級精度；閉式硬齒面齒輪傳動，考慮到傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多一些，兩斜齒輪選用齒；按硬齒面齒輪小齒輪懸臂安裝查《機械設(shè)計》表10-7，選齒寬系數(shù)；選螺旋角。
4.2.2 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計
由式（6.20） （4-27）
4.2.3 確定公式中各參數(shù)值
1) 載荷系數(shù) 試選
2) 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
T1=9550p1N=9.55×106×0.5×0.983200=22471N?mm （4-28）
3）端面重合度系數(shù) 查 圖10-26 =0.5
4）螺旋角影響系數(shù) 查《機械設(shè)計》圖10-28
5）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 查表10-5得=2.97 =1.52
6）齒輪許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4-29）
彎曲疲勞壽命系數(shù) 查 圖10-18取
齒輪疲勞極限 查圖10-20 取=620MPa
疲勞強度安全系數(shù) 取S=1.4
代入上式 得齒輪許用應(yīng)力
=372MPa （4-30）
4.2.4 設(shè)計計算
1）計算齒輪的模數(shù)
（4-31）
2) 計算圓周速度v
（4-32）
3)計算載荷系數(shù)
查表10-2得；根據(jù)v=0.4515m/s、7級傳動精度，查圖10-8得 ；
查表10-3斜齒輪傳動??；查 圖10-13得。則載荷系數(shù)
（4-33）
4)校正并確定模數(shù)
取
4.2.5 計算齒輪傳動幾何尺寸
1）中心距
（4-34）
2）螺旋角
（4-35）
3）兩分度圓直徑
=48mm （4-36）
（4-37）
4)齒寬
（4-38）
取，
4.2.6 校核齒面接觸疲勞強度
由式（10-20）得 （4-39）
4.2.7 確定公式中各參數(shù)數(shù)值
1） 兩斜齒輪的接觸疲勞強度極限
按齒面硬度查 圖10-21得，齒輪的接觸疲勞極限
2） 接觸疲勞壽命系數(shù)
查 圖10-19得
3) 計算許用接觸應(yīng)力
取安全系數(shù)，則
4） 節(jié)點區(qū)域系數(shù)
查 圖10-30得節(jié)點區(qū)域系數(shù)
5)材料系數(shù)
由表10-6查得材料系數(shù)
6)齒輪軸向分力
Ft=AT=936.3N
4.2.8 校核計算
， （4-40）
基礎(chǔ)疲勞強度滿足條件
4.3直齒輪設(shè)計
4.3.1 選擇齒輪材料，熱處理方法，精度等級，齒數(shù)及齒寬系數(shù)
兩個齒輪都選用45調(diào)制剛處理，齒面硬度都為260HBS，屬軟齒面閉式傳動，載荷平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)速不高，處選7級精度。又因為萬能分度頭的傳動比皆為固定傳動比1/40，取初始齒輪齒數(shù),按軟齒面齒輪懸臂安裝，查《機械設(shè)計》表10-7，取齒寬系數(shù)
4.3.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計
由式10-9a得 （4-41）
4.3.3 確定公式中各參數(shù)
1）載荷系數(shù),試選
2）齒輪轉(zhuǎn)矩
（4-42）
3）材料系數(shù) 查表10-6得
4）兩個齒輪的接觸疲勞強度極限 查 圖10-21
5）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60×200×1×30×360×16=2.07×108 （4-43）
6)接觸疲勞壽命系數(shù) 查圖10-19得
7)確定許用接觸應(yīng)力
4.3.4 設(shè)計計算
1）齒輪分度圓
mm （4-44）
2）計算圓周速度v
（4-45）
3)計算載荷系數(shù)K
查表10-2得使用系數(shù);根據(jù)v=0.541m/s、7級精度，查圖10-8得動載系數(shù)；查表10-4得；查表10-3
則 （4-46）
4)校正分度圓直徑
由式10-10a得 （4-47）
4.3.5 計算齒輪傳動的幾何尺寸
1）計算模數(shù)
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2.5mm
2）兩齒輪分度圓直徑
3）中心距
4）齒寬b
b2=?dd1=0.6×62.5=37.5mm b1=b2+5-10=42.5mm
5）齒高h(yuǎn)
4.3.6 校核齒根彎曲疲勞強度
由式（10-5a） （4-48）
4.3.7 確定公式中各值的參數(shù)
1） 確定齒輪彎曲疲勞強度極限
查圖10-20
2） 彎曲疲勞壽命系數(shù)
查圖10-18
3） 許用彎曲應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) ,應(yīng)力修正系數(shù)，得
4） 確定齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)，
查表10-5得
5）校核計算
（4-49）
第五章 軸的設(shè)計
5.1主軸設(shè)計
5.1．1 主軸的設(shè)計參數(shù)
（1） 確定軸所受功率和轉(zhuǎn)速
由前面得知P輸入=0.75kw n=5r/min
（2） 確定相關(guān)的效率
蝸桿嚙合效率，8級精度 80 其他摩擦消耗
（3） 軸所受到的實際功率
蝸輪軸的總效率
p=p輸入η總=0.75×0.749=0.5617KW （5-1）
（4） 確定軸的轉(zhuǎn)矩
（5） T1=9550pn=9550×0.56175=1072.847N?mm （5-2）
5.1. 2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）確定軸的最小直徑
該軸選用45剛調(diào)質(zhì)處理，查表15-3確定軸的A=112
dmin=A03pn=11230.56175=54.03mm （5-3）
（2）確定各段軸的尺寸
由小端往大端有：
Ⅰ-Ⅱ段的長度 應(yīng)略大于三個墊片的總和 62mm
Ⅰ-Ⅱ段的直徑 應(yīng)略大于軸的最小直徑
Ⅱ-Ⅲ段長度 應(yīng)保證蝸輪處于箱體的正中間，得= 68mm
Ⅱ-Ⅲ段直徑 得
Ⅲ-Ⅳ段長度 與蝸輪配合且略小于蝸輪長度64mm
Ⅲ-Ⅳ段直徑 為了滿足安裝要求與前面一致 得70mm
Ⅳ-Ⅴ段的長度 起定位作用所以=8mm
Ⅳ-Ⅴ段的直徑 Ⅴ 處軸肩高，且該軸肩受到一定軸向力作用h取5mm，則
Ⅴ-Ⅵ段長度 為減小加工難度取65mm
Ⅴ-Ⅵ段直徑 70mm
Ⅵ-Ⅶ段長度 85mm
Ⅵ-Ⅶ段直徑 80mm
19mm 109mm
Ⅶ-Ⅷ段長度 與三爪卡盤配合，滿足裝配要求mm
Ⅶ-Ⅷ段直徑 取最小尺寸，取一個錐度1：20，方便定位
（3）確定倒角和圓角尺寸 查手冊得取為倒角
各軸肩出圓角半徑 考慮應(yīng)力集中的影響，由軸端直徑手冊查得R2
（4）軸上零件的選擇
齒輪輪轂與軸的配合 為了保證對中良好，采用較緊的過度配合 配合為H7/n6
齒輪出的平鍵選擇 選A型普通平鍵，由查手冊，平鍵截面尺寸，鍵長56mm。
5.2 其他軸的設(shè)計
同5.2的設(shè)計方法，得到：
（1）掛輪輸入軸：
（5-4）
鍵選擇
（2）中間軸：
（5-5）
斜齒輪處鍵選擇 直齒輪處
在設(shè)計時，我們?nèi)筛S的最小直徑為18mm
第六章 軸承的設(shè)計計算
6.1 軸承的選擇
根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。滾動軸承由于摩擦系數(shù)小、啟動阻力小，而且它已標(biāo)準(zhǔn)化，選用、潤滑、維護都很方便，因此在一般機器中應(yīng)用較廣。滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。滾動軸承主要承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷；極限轉(zhuǎn)速較高，當(dāng)量摩擦因數(shù)最小；高轉(zhuǎn)速時可用來承受不大的純軸向載荷；允許角偏差較小，承受沖擊能力差。適用于剛性較大的軸上。
根據(jù)各軸段設(shè)計好的直徑尺寸，查《機械設(shè)計手冊》中圓錐滾子軸承設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)表，
主軸：直徑80mm處選擇軸承30210，直徑60mm處選用軸承30212
中間軸：采用軸承30206
交錯傳動軸：采用軸承30206
6.2 軸承的校核
首先查機械設(shè)計手冊[10]得：
30206型軸承基本額定動載荷Cr=43.2,e=0.37,Y=1.6。
30210型軸承基本額定動載荷Cr=73.2,e=0.42,Y=1.4。
30212型軸承基本額定動載荷Cr=102.2,e=0.4,Y=1.5。
6.2.1軸承的壽命計算
30212型和30210軸承計算
1、切削力的計算
根據(jù)公式得 , 根據(jù)典型切、銑削工藝取n=1200r/min。
又∵ （6-1）
∴ （6-2）
2、徑向力的確定
單列圓錐滾子軸承背對背組合
由分析可知： （6-3）
（6-4）
3、計算兩軸的派生軸向力S
查機械設(shè)計手冊得單列圓錐滾子軸承的派生軸向力計算公式為。
所以 KN （6-5）
（6-6）
4、計算兩軸的軸向載荷
軸承外加的軸向力。
∴ （6-7）
所以軸承1被壓緊，軸承2被“放松”。
∴ ； 。 （6-8）
5、計算兩軸的當(dāng)量載荷P
查機械設(shè)計得：載荷系數(shù)。
軸承2的當(dāng)量動載荷P1：
，∴查機械設(shè)計手冊得
∴ （6-9）
軸承1的當(dāng)量動載荷P2：
所以查得：
∴ （6-10）
6、 驗算兩軸承的壽命
正常情況下軸承是在正常溫度下工作，t＜120°C，所以查得
圓錐滾子軸承的，所以軸承的壽命為：
軸承1 ，能工作幾十年，滿足要求。
軸承2
綜上所述，最終選定的圓錐滾子軸承為30212型號和30210型號。
30106的校核同上，經(jīng)驗證皆符合要求。
第七章 分度頭的數(shù)控化設(shè)計
7.1 概述
手動分度頭分度精度差、分度柔性差、操作人員腦動力強度大，所以我們?nèi)孕璨粩喔倪M，而對其數(shù)控化改造正是大勢所趨。數(shù)控分度頭，準(zhǔn)確可靠又很方便，降低勞動強度，綜合來說非常經(jīng)濟。
為了分度的靈活精確，可采用PLC控制
7.2數(shù)控化分度頭優(yōu)點
1、分度頭速度快、幾何參數(shù)強，在同一軸上可以正反轉(zhuǎn)，提高了分度的靈活性。
2、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
3、減輕了勞動者勞動強度。
4、與普通分度頭相比，產(chǎn)量能有很大提高，而且可多機同時操作。
綜合上述，數(shù)控化的分度頭值得推廣應(yīng)用。
總結(jié)
本設(shè)計是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，一學(xué)期以來老師無微不至的關(guān)心給了我莫大的幫助，畢業(yè)設(shè)計過程中我所取成績都浸透著老師大量的心血。在本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)到了很多，特別是老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深的影響著我，這種影響不管是在學(xué)習(xí)還是生活上，必將會使我以后的人生受益終生。總體體現(xiàn)在以下幾方面：一方面，增加了自己在機械方面的見識。在設(shè)計過程中，我熟悉了銑床及其一些附件的結(jié)構(gòu)并對其進行分析。另一方面，回顧和總結(jié)了大學(xué)的專業(yè)知識，并使自己綜合能力得到了很大的提升。再者掌握并實踐了一個總體設(shè)計的基本過程。從查詢相關(guān)資料設(shè)計計算，從查手冊到壽命計算，從蝸輪蝸桿以及各類齒輪的設(shè)計到強度校核，設(shè)計的基本步驟和方法我都比較系統(tǒng)的去把握了。最后培養(yǎng)了自己獨立解決事情的能力。在設(shè)計過程中間，我遇到了很多問題，一直自我發(fā)現(xiàn)問題并盡量思考去解決問題。學(xué)會了從總體上去把握結(jié)構(gòu)，然后再分析部分結(jié)構(gòu)。
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[13]王先逵.《機械制造工藝學(xué)》.機械工業(yè)出版社：2006.
附錄：
WC / Co硬質(zhì)合金劃痕試驗
摘要：
兩個等級的WC / Co硬質(zhì)合金，細(xì)粒度的樣品和粗粒度的樣品，使用帶有一個球形金剛石觸針對單個和多個樣品進行了劃痕試驗。變化的損傷機制增加從頭重復(fù)數(shù)分析使用SEM，F(xiàn)IB和三維激光共聚焦顯微鏡。一個有趣的特點是劃痕區(qū)表面的薄的摩擦層的形成，這使得在增加從頭重復(fù)變得更加明顯。摩擦系數(shù)的變化是由于筆和一個摩擦層形成的地形變化對表面劃傷引起的。
關(guān)鍵詞：
WC / Co硬質(zhì)合金 摩擦層 磨損 摩擦系數(shù)
1.引言
在WC / Co硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金應(yīng)用中耐磨性是很重要的，因為相結(jié)合的高硬度是在WC
顆粒增強球有限矩陣給它一個高斷裂韌性基[1]。WC晶粒尺寸和CO含量，力學(xué)性能，他可以適合用于模具的應(yīng)用范圍廣泛的要求 [2]。本文特別感興趣的是那些用于高磨損耐磨性應(yīng)用，如拉絲模。在這類應(yīng)用中，未涂覆的WC / Co表面連續(xù)他們在與研磨材料的接觸，在這種情況下，金屬正在形成，導(dǎo)致磨損。磨損的研究WC / Co主要是進行摩擦測試系統(tǒng)在研磨材料的已知的形狀和大小都擦對試樣的表面在一個已知的流量創(chuàng)建磨損模式類似，在實際磨損模具看到。一些研究[4–12]也表明了類似的磨損行為可以通過劃痕實驗得到。這是一個研究磨損機制的材料的磨損行為的簡單而可靠的方法。這試驗按滑動的壓頭尖端進行（通常是一個球形尖端在樣品材料的金剛石壓頭）在一個已知的負(fù)載，速度和距離。這創(chuàng)造了從無到有的軌道可以使用現(xiàn)代分析工具容易研究。在以前的工作[ 6 ]對WC／Co硬質(zhì)合金進行了幾個等級，這是發(fā)現(xiàn)在半徑為1~50微米的金剛石壓頭的低負(fù)荷，劃痕軌道上的樣品材料表明，產(chǎn)生塑性滑移是主要磨損機制，其次是通過個人的WC晶粒多劃痕開裂。在一個200毫米半徑的金剛石壓頭的劃傷的高負(fù)荷面積呈裂隙以及支離破碎的WC晶粒，而堆積區(qū)的滑移[ 4為主，6,8 ]。它還指出一個薄的摩擦層[ 4，12 ]上的劃傷表面形成和數(shù)量的增加更為明顯的劃痕重復(fù)。特別感興趣的是由Gee等人提出的樣品的成像方法。其中[ 4，5 ]，摩擦層被視為光明與黑暗的交替串極表面的劃傷區(qū)域采用低加速電壓掃描電鏡。這種技術(shù)被廣泛的使用在這項研究中進一步探討這種摩擦層的形成。此外，聚焦離子束（FIB）和二次離子質(zhì)譜（SIMS）分析被用來支持這些結(jié)果。
它也有報道[12]，觀察到摩擦層含有WC晶粒的混合物分散在鈷基體中。在這種紙，它將會顯示如何摩擦層的組合物的發(fā)展在第一遍期間從它的沉積，直到它慢慢地建立僅包括WC晶粒片段重復(fù)次數(shù)增加。除了磨損損壞，它也發(fā)現(xiàn)在先前的研究中[6] 的摩擦系數(shù)增加，在第一和第二劃傷在較高從頭開始重復(fù)，重復(fù)，但高原的觀測重刑，包括所有測試的硬質(zhì)合金。這個結(jié)果將被用于研究來解釋這一現(xiàn)象
2.材料
表1列出了兩個從馬歇爾的WC-Co硬質(zhì)合金牌號本研究中所使用的硬質(zhì)合金。一個循序漸進的拋光進行了仔細(xì)的步驟實現(xiàn)了鏡面拋光一個循序漸進的拋
光的試樣。其次是由一個高真空退火在800度為30分鐘，以減輕任何殘余應(yīng)力的樣品在拋光過程中被誘導(dǎo)。當(dāng)時的樣本W(wǎng)C晶粒尺寸和重量％進行掃描電鏡（SEM）和EDX分析合作內(nèi)容驗證。的硬度和彈性模量也進行了測量，并總結(jié)于表1中
J.C.P. Zun ?egaet al. / Tribology International 54 (2012) 77–86
（表一）
（圖一：劃痕試驗系統(tǒng)的示意圖。）
（圖.2 粒樣品（a）在1通，（二）后更高的放大倍率1通塑料滑樁區(qū)域內(nèi)靠近的WC晶粒磨損軌道上塑性變形，箭頭表示晶內(nèi)斷裂的WC晶粒和各界表明WC晶粒破碎，（c）在五科及格，（四）高磁顯示劃傷和相鄰的未刮開表面經(jīng)過五科及格，（e）在10次傳球，及（f）更高的放大倍率，劃傷和相鄰的未刮開表面經(jīng)過10次。）
2.1實驗設(shè)置和程序
劃痕試驗進行一個從無到有測試的系統(tǒng)采用聚晶金剛石壓頭洛氏C200毫米的刀尖半徑。恒定負(fù)載，30 N和線性位移5毫米。設(shè)備監(jiān)控瞬時施加的負(fù)荷觸控筆的筆尖的深度從表面和動摩擦系數(shù)。示意圖劃痕試驗的示意圖示于圖中1。使用單獨的壓頭1對每個樣品和劃痕，兩種樣品，進行了2，5和10重復(fù)或過濾板。該做往復(fù)運動（即多個從頭過濾板手寫筆旅行來來回回沒有提升）。每個從頭通后，壓頭成像，清潔和重新成像之前，它被用于從零開始。例如，當(dāng)進行1次通過，壓頭被拍攝到一起磨屑;然后清洗非常非常精細(xì)（4000砂礫）砂紙輕輕摩擦到手寫筆尖而不斷地檢查一直在SEM下，如果碎片刪除。
掃描電鏡成像然后開始下一個劃痕試驗最后一次。這種成像和清洗因此，觸控筆的筆尖的程序被重復(fù)1，2，5和10后過濾板。進行劃痕試驗的樣品進行了檢查利用共聚焦顯微鏡的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和掃描電鏡成像給而EDX的磨損機制和信息FIB-SIMS分析進行探測更多信息產(chǎn)生摩擦層的表面上的劃傷。
圖3 軌道細(xì)粒樣品（a）在1通，（B）1通塑料防滑WC晶粒內(nèi)堆積靠近更高的放大后的圖像塑性變形區(qū)域中，箭頭表示W(wǎng)C晶粒和圓圈示出了壓實相鄰的WC晶粒的晶內(nèi)骨折，（c）在5道次，（四）倍率顯示5張過濾板后，劃傷和相鄰表面無刮痕，（e）在10次傳球，及（f）顯示劃傷和相鄰的更高的放大倍率10次??后表面無刮痕。
3.結(jié)果
本研究結(jié)果討論的四個子部分涵蓋磨損破壞機制的討論上看到上形成的劃痕的摩擦層的區(qū)域;分析表面刮傷的區(qū)域;磨損測量;和摩擦行為的樣本測試。
3.1磨損機制
檢驗上獲得的第一個從頭開始的粗粒樣本顯示，WC晶粒的傷害是很明顯的（圖2（a））。較高的放大圖像（圖2（b））顯示，WC晶粒的斷裂（帶箭頭）是占主導(dǎo)地位的機械主義和局部碎裂的區(qū)域中也觀察到的WC晶粒接觸其他WC晶粒（包圍）。在以前的研究[13，14]上進行的計算伸縮性會話時創(chuàng)建的一個球形滑動接觸，應(yīng)力是最大的圓的圓周上的接觸因此預(yù)期，最大的傷害是劃傷的區(qū)域。塑料滑移帶是很明顯的WC晶粒相鄰到劃傷地區(qū)。也有開槽沿劃痕運行。這是通過粗糙壓頭的運動可能是造成樣品的表面上，并且可能涉及到摩擦層，其形成的過程中劃傷[4，5]，將討論在下一個分節(jié)的更多細(xì)節(jié)。在第二階段，更碎片發(fā)生的WC晶粒片段。由于數(shù)量通過增加至5及10次（圖2（c）和（e）），在WC劃痕區(qū)域上的顆粒不再是可見的，相反，它看出，表面覆蓋著一層光滑的再嵌入WC晶粒片段的Co基體中分散
（圖2（d）和（f））。重新嵌入式WC晶粒的大小變細(xì)（圖2（d）與圖2（f）條）作為重復(fù)的次數(shù)接近納米級粒子的增加。與細(xì)粒樣品的圖像圖圖3（a）和（b）所示最小的WC晶粒碎片和WC晶粒骨折相比，所觀察到的損傷的粗粒樣品。硬度強烈影響磨料磨損碳化鎢/鈷硬質(zhì)合金，硬度較高的細(xì)粒樣品可以解釋較低的水平上觀察到的損傷表面劃傷。 5科及格（圖3（c）），摩擦層完全覆蓋了底層結(jié)構(gòu)。 5道次后的高放大倍率的圖像（圖3（d））示出存在的納米尺寸的WC晶粒的片段，變得難以辨認(rèn)后10次??（圖3（e）和（f））。附近的碎片累計堆起來的區(qū)域是發(fā)現(xiàn)含有重新沉積物，這些沉積物有限合作WC晶粒碎片分散到矩陣（圖2（D），（F）和第3（D），（f）條）。
圖4 上粗細(xì)粒度的的樣品的軌道上（一個）10 kV的加速的電壓1張過濾板，（B）為0.5 kV后的加速電壓1張過濾板：，（C）10 kV的加速voltageafter5張過濾板，及（d）0.5 kV的加速電壓經(jīng)過10張過濾板
圖5 軌道細(xì)粒樣品（一）10千伏加速電壓1通及（b）1通后使用加速電壓為0.5 V。
3.2形成摩擦層
摩擦層的粗、細(xì)晶粒樣品已被詳細(xì)研究。使用的技術(shù)介紹由先前的研究中[4，5]使用一個較低的加速電壓在SEM 500 V，摩擦層是可見的，即使是在第一遍的粗粒樣本。圖圖4（a??）及（b）比較不同的功能，進行觀察。在第一階段中的摩擦層圖圖4（b）表示的劃傷的表面，該表面的凹凸表現(xiàn)上看到這個抹上層間斷。為例如，功能為A，B，C，D，E，F(xiàn)圖。圖4（a??）為與晶粒A，B，C，D，E，F(xiàn)在圖的邊緣。圖4（b）。作為傳球次數(shù)的增加，更多的WC晶粒重新嵌入和Co基體變得明顯（圖4（c）及（d））。在第一遍的罰款，摩擦層當(dāng)時也在場
用更少的可辨的WC晶粒度的樣品（圖5（a）和（b）），但功能呈現(xiàn)。晶粒細(xì)化版樣品具有較高的鈷含量這種觀察可以歸因于較低的鄰接樣品。由于通過次數(shù)增加至5及10通行證，
摩擦層覆蓋的表面的劃傷的表面的類似的觀察與粗粒樣本。這種摩擦層進一步分析使用FIB-SIMS發(fā)現(xiàn)富含有限公司，鈷含量的比較劃傷區(qū)域和未刮開區(qū)（圖6）顯示出鈷含量劃傷區(qū)域的顯著增加。這也是指出，這是比較難磨（例如，更多的時間是所需的軋機相同的深度）的表面的劃傷層相比未刮開區(qū)域的表面表明壓實致密的摩擦層。的FIB圖像圖。 7示出的橫截面的摩擦層10經(jīng)過后揭示了摩擦層是由分散的納米尺寸的WC晶粒的Co基體中嵌入放在頂部大頭的材料。此外，可見的損壞，被限制在1 WC晶粒沿晶斷裂和深和表現(xiàn)分層共同矩陣和WC晶粒之間。嚴(yán)重也觀察到WC晶粒晶內(nèi)骨折相鄰的摩擦層上相鄰的WC晶粒上
另一個WC晶粒
圖6 FIB-SIMS粗粒樣品10次（后區(qū)分析100毫米？ 100毫米）比較合作深度剖面上的表面無刮痕，A和劃傷表面，B.
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