可转位车刀的设计方案

一: 选择刀片夹固结构 工件的直径D为 50mm,工件长度L=360mm.因此可以在普通机床CA6140上加工. 表面粗糙度要求1.6m,为精加工,但由于可转为车刀刃倾角通常取负值,切屑流向已加工表面从而划伤工件,因此只能达到半精加工.参照机械制造技术基础课程补充资料表2.1典型刀片结构简图和特点,采用偏心式刀片加固结构较为合适.二: 选择刀片结构材料. 加工工件材料为45号钢,正火处理,连续切屑,且加工工序为粗车,半精车了两道工序.由于加工材料为钢料,因此刀片材料可以采用YT系列,YT15宜粗加工,YT30宜精加工,本题要求达到半精加工,因此材料选择YT30硬质合金.三: 选择车刀合理角度 根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择,并考虑可转位车刀几何角度的形成特点,四个角度做如下选择: 前角:根据机械制造技术基础表3.16,工件材料为中碳钢(正火),半精车,因此前角可选=20, 后角:根据机械制造技术基础表3.17,工件材料为中碳钢(正火),半精车,因此后角可选=6 主偏角:根据题目要求,主偏角=75 刃倾角:为获得大于0的后角及大于0的副刃后角,刃倾角=-5后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定.四: 选择切屑用量 根据机械制造技术基础表3.22:粗车时,背吃刀量=3mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度v=110m/min半精车时, 背吃刀量=1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/min五: 刀片型号和尺寸 选择刀片有无中心孔.由于刀片加固结构已选定为偏心式,因此应选用有中心固定孔的刀片. 选择刀片形状.按选定主偏角=75,参照机械制造技术基础课程补充资料2.4.4.2刀片形状的选择原则,选用正方形刀片. 选择刀片的精度等级.参照机械制造技术基础课程补充资料2.4.4.3节刀片精度等级的选择原则,一般情况下选用U级. 选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L).根据已确定的背吃刀量=3mm, 主偏角=75,刃倾角=-5,将,代入下式可得刀刃的实际参加工作长L为L=3.118mm令刀片的刃口长度(即便长)L>1.5 L=4.677mm,保证切削工作顺利进行. 选择刀片厚度.根据已选择的背吃刀量=3mm,进给量f=0.6mm/r及机械制造技术基础课程补充资料选择刀片厚度的诺莫图图2.3,求得刀片厚度S4.8mm. 选择刀尖圆弧半径.根据已选择的背吃刀量=3mm,进给量f=0.6mm/r及机械制造技术基础课程补充资料选择刀尖圆角半径的诺莫图2.4,求得连续切削时=1.2mm 选择刀片断屑槽型式和尺寸.参照机械制造技术基础课程补充资料2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则,根据已知的已知条件,选择A型断屑槽.综上7方面的选择结果,根据机械制造技术基础课程补充资料表2.10确定选用的刀片型号为SNUM150612-A4.L=d=14.88mm;s=6.35mm;d=6.35mm;m=2.79mm; =1.2mm刀片刀尖角=90;刀片刃倾角=0;断屑槽宽W=4mm;取法前角=25六: 选择硬质合金刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫形状和尺寸的选择,取决于刀片加固结构及刀片的型号和尺寸,选择与刀片形状相同的刀垫,正方形,中间有圆孔.根据机械制造技术基础课程补充资料表2.18选择型号为S15B型刀垫.尺寸为:长度L=14.88mm,厚度s=4.76mm中心孔直径d=7.6mm.材料为高速钢YG8七: 计算刀槽角度 可转为车刀几何角度,刀片几何角度,刀槽几何角度之间的关系: 刀槽角度的计算: 刀杆主偏角 =75 刀槽刃倾角 =-5 刀槽前角 将=20, =25, =-5代入下式 tan =-0.089 则=-5.089,取=-5 验算车刀后角a.车刀后角a的验算公式为:tan a=当=0时,则上式成为:tan a=-将=-5, =-5代入上式得a=5.05前面所选后角a=6,与验算值有差距,故车刀后角a应选a=5才能与验算角度接近而刀杆后角aa=5 刀槽副偏角 k=k=180-= k=,= 因此k=180- 车刀刀尖角的计算公式为 cos=coscos 当=90时,上式变为cos= - cos 将=-5, =-5代入上式得=90.4 故kk=180-75-90.4=14.6 取k=14.6 验算车刀副后角a 车刀副后角的验算公式为: tan a= 当a=0时, tan a= - 而tan=sin+tan sintan=sin+tan sin 将=-5, =-5,=90.4代入上式 tan=tan(-5)sin90.4+tan (-5)sin90.4 =-4.97tan=sin90.4+tan (-5)sin90.4 =-4.97 再将=-4.97 =-4.97代入得 tan a= - a=4.93可以满足切削要求 刀槽副后角aa,故a=4.93,取a=5 综上述计算结果,可以归纳出: 车刀的几何角度: =20, =6, =75, k=14.6,=-5, a=4.93 刀槽的几何角度: =-5 , a=5, k=75 , k=14.6, =-5, a=5八: 计算铣制刀槽时所需的角度 计算刀槽最大副前角及其方位角 将=-5 , =-5代入下式得: tan=- =-7.05 将=-5 , =-5代入下式得: tan= =45 计算刀槽切深剖面前角和进给剖面前角 将=-5 , =-5, k=75代入下式tan=sin+tan sin =-6.12tan=sin+tan sin =-3.54九: 选择刀杆材料和尺寸 选择刀杆材料:为保证刀杆强度,增加刀杆使用寿命,刀杆材料一般可用中碳钢,采用45号钢,热处理硬度为HRC38-45,发黑处理 选择刀杆尺寸:选择刀杆截面尺寸.车床中心高度为220mm,根据机械制造技术基础课程补充资料表2.37,选取截面尺寸为:2025(mm)由于切削深度及进给量太小,故强度足够选择刀杆长度尺寸:参照机械制造技术基础课程补充资料2.5.1.3刀杆长度选择原则,选取刀杆长度为160mm. 十: 选取偏心销机器相关尺寸. 选择偏心销材料:偏心销材料选用40Cr,热处理硬度为HRC4045,发黑处理. 选择偏心销直径d和偏心量 偏心销直径可用下式: d=d-(0.20.4mm) 故可取d=6mm偏心量e可用: e=0.30.428mm则e可取0.4mm为使刀具夹固可靠,可选用自锁性能较好的螺钉偏心销,并取螺钉偏心销转轴半径d=M6计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置,根据前面已选好的各尺寸 d=6mm, d=15.875mm d=6mm, e=0.4mm 取=30,代入下式 m=8.31mm n=8.59mm十一: 绘制车刀工作图 偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图 参考文献: 1 李旦,韩荣第,巩亚东,陈明君.机械制造技术基础.哈尔滨工业大学出版社.2009.2 2 王娜君.机械制造技术基础课程补充材料.2010.3 3 袁长良.机械制造工艺装备设计手册.中国计量出版社;1992.14 陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具.机械工业出版社;2005.3Harbin Institute of Technology设计说明书（论文）课程名称： 设计题目： 院 系： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间：