金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)-可轉(zhuǎn)位外圓粗車(chē)刀.doc

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1、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程名稱刀具設(shè)計(jì)課程編碼（金屬切屑刀具設(shè)計(jì)）題 目： 可轉(zhuǎn)位外圓粗車(chē)刀 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 一、概述1二、加工表面1三、選擇刀片加固結(jié)構(gòu)1四、設(shè)計(jì)刀片材料2五、選擇車(chē)刀合理角度2六、選擇切削用量5七、 選擇刀片型號(hào)和尺寸5八、選擇硬質(zhì)合金刀墊型號(hào)和尺寸6九、計(jì)算刀槽角度6十、計(jì)算銑制刀槽時(shí)需要的角度8十一、選擇刀桿材料和尺寸9十二、選擇偏心銷(xiāo)及其相關(guān)尺寸9結(jié)論11致謝12一、概述硬質(zhì)合金刀片是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)的，其幾何形狀均事先磨出。而車(chē)刀的前后角是靠刀片在刀桿槽中安裝后得到的，刀片可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)一條

2、切削刃用鈍后可以迅速轉(zhuǎn)位將相鄰的新刀刃換成主切削刃繼續(xù)工作，直到全部刀刃用鈍后才取下刀片報(bào)廢回收，再換上新的刀片繼續(xù)工作。因此可轉(zhuǎn)位式車(chē)刀完全避免了焊接式和機(jī)械夾固式車(chē)刀因焊接和重磨帶來(lái)的缺陷，無(wú)須磨刀換刀，切削性能穩(wěn)定，生產(chǎn)效率和質(zhì)量均大大提高，是當(dāng)前我國(guó)重點(diǎn)推廣應(yīng)用的刀具之一。二、加工表面工件30CrMn 2Mo13 HB269-302尺寸：自由鍛毛坯：1251000，Ra =6.3 單邊余量57圖1 工件三、選擇刀片加固結(jié)構(gòu)考慮到加工在C630普通機(jī)床上進(jìn)行，且屬于連續(xù)切削，根據(jù)金屬切屑刀具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表1-1典型刀片加固結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和特點(diǎn)，采用偏心式刀片夾固結(jié)構(gòu)。四、設(shè)計(jì)刀片材料有原始材料

3、給定：被加工工件材料為30CrMn 2Mo13，連續(xù)切削完成粗車(chē)工序，金屬切屑刀具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)附錄表-4選取刀片材料（硬質(zhì)合金牌號(hào)）為YT5。五、選擇車(chē)刀合理角度根據(jù)刀具幾何參數(shù)的選用原則，并考慮到可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的幾何角度形成特點(diǎn)，選取如下四個(gè)主要角度：1、前角的設(shè)計(jì)查課本表得，根據(jù)刀具材料和工件材料的刀具的前角=1318。精加工的前角較大；粗加工和斷續(xù)切削的前角較?。患庸こ尚蚊媲敖菓?yīng)小，這是為了減小刀具的刃形誤差對(duì)零件加工精度的影響。硬質(zhì)合金刀具的抗彎強(qiáng)度較低，前角較小以上綜述設(shè)計(jì)刀具前角=152、后角的選擇原則精加工時(shí)為了減少摩擦，取較大值為812；粗加工時(shí)為提高刀具強(qiáng)度，取較小值為68。加工

4、塑性材料，較軟材料時(shí)，后角取較大值；加工脆性材、硬性材料時(shí)，后角取較小值；加工易產(chǎn)生硬化層的材料時(shí)，后角取大值。根據(jù)以上原則取=83、副后角的選擇由于副后角的選擇原則與主后角基本相同。故也為8。4、主偏角的選擇主偏角大小優(yōu)點(diǎn)：減小主偏角可使刀具強(qiáng)度提高，散熱條件好，加工表面粗造度?。恢髌切?，切削寬度bD長(zhǎng)，故單位切削刃長(zhǎng)度上受力小。增大主偏角，使背向力Fp減小，切削平穩(wěn)；大的主偏角，切削厚度大，斷屑性能好。由上得由于粗加工更注重于增大主偏角的優(yōu)點(diǎn)，故取r=90。5、副偏角的選擇查課本表得r為106取r=8。6、刃傾角的選擇一般精加工時(shí)，為防止切屑劃傷已加工表面，選擇s=0+5；粗加工時(shí)，為提

5、高刀具強(qiáng)度，選擇s=0-5取s=-5。綜上得：角rrs度數(shù)1588908-5正交參考系刀具角度圖如下圖2 正交參考系刀具角度圖刃形選用刃口修圓(如圖）圖3 刃口圖刀尖的形狀選用修圓刀尖（如圖）圖4 刀尖形狀圖斷屑槽 選用折線型外傾式（如圖）取LBn為3mm，設(shè)計(jì)外傾式角度為8圖5 斷屑槽六、選擇切削用量根據(jù)切削用量的選擇原則，查表確定切削用量。粗車(chē)時(shí)切削深度ap=0.5mm，進(jìn)給量f=0.4mm/r,切削速度v=50m/min.七、 選擇刀片型號(hào)和尺寸 選擇刀片有無(wú)中心固定孔。由于刀片加固結(jié)構(gòu)已選定為偏心式，因此應(yīng)選用有中心固定孔的刀片。 選擇刀片形狀。按選定主偏角90，參照刀片形狀的選用原則

6、，選用偏8刀片（這樣既可以提高刀尖強(qiáng)度，又增加了散熱面積，使刀具壽命有所提高，還可以減小已加工表面的殘余面積，使表面粗糙度數(shù)值減?。?。 選擇刀片精度等級(jí)。節(jié)刀片精度等級(jí)的選用原則，選用U級(jí)。選擇刀片內(nèi)切圓直徑。根據(jù)已定ap=0.5mm，r=90，s=-5，代入下式，可得：Le=ap/sinkrcoss=2.208mmL1.5Le=1.5X2.208=3.3mm選擇刀片厚度s。根據(jù)已選定的粗車(chē)時(shí)切削深度ap=0.5mm,進(jìn)給量f=0.4mm/r,通過(guò)選擇刀片厚度的諾模圖，求得刀片厚度S2.5mm。選擇刀尖圓弧半r。根據(jù)已選定的粗車(chē)時(shí)切削深度ap=0.5mm,進(jìn)給量f=0.4mm/r,根據(jù)選擇刀片

7、厚度的諾模圖，求得連續(xù)切削時(shí)的r=0.8mm。選擇刀片斷屑槽形式和尺寸，參照刀片斷屑槽形式和尺寸的選擇原則，根據(jù)已知的原始條件，選用A型斷屑槽，斷屑槽的尺寸在選定刀片型號(hào)和尺寸后便可確定。綜合以上七方面的選擇結(jié)果，確定選用的刀片型號(hào)是FNUM190608R-A4,其具體尺寸為L(zhǎng)=19mm，d=15.875mm，s=6.35mm，d1=6.35mm，r=0.8mm刀片刀尖角=82刀片刃傾角sb=0；斷屑槽寬度Wn=4mm；取法前角nb=15。 圖6 刀片厚度諾模圖 圖7 刀尖半徑諾模圖八、選擇硬質(zhì)合金刀墊型號(hào)和尺寸硬質(zhì)合金刀墊型號(hào)和尺寸的選擇，取決于刀片夾固接結(jié)構(gòu)以及刀片的型號(hào)和尺寸。本題選擇與

8、刀片形狀相同的刀墊，三角形中心有圓孔。其基本尺寸長(zhǎng)度L=14.88mm，厚度S=4.76mm，中心孔直徑d1=7.6mm。材料硬質(zhì)合金YG8。九、計(jì)算刀槽角度可轉(zhuǎn)為車(chē)刀幾何角度、刀片幾何角度、和刀槽幾何角度之間的關(guān)系。刀槽角度的計(jì)算步驟是：1、刀桿主偏角rg=r=902、刀槽刃傾角sg=s=-53、刀槽前角og將0=7.5、nb =15、s=-5代入下式tanog=（tan0-tannb/coss）/(1+tannbtan0coss)=-0.133則og=-7.5驗(yàn)算車(chē)刀后角0。tan0=（tannb-tanogcoss）/（1+ tannbtanogcoss）當(dāng)tannb=-tanogcos

9、2s，將og=-7.5、s=-5代入上式得tan0=0.13則0=-7.44與所選角度數(shù)值相近，可以滿足切削要求。而刀桿后角og0=-7.5。刀槽副偏角rg=r=180-r-r因?yàn)閞g=r，rg=r,所以rg=180-r-r，車(chē)刀刀尖角的計(jì)算公式為cosr=cosrb1+(tangcosg)2-tangsinscoss 當(dāng)rb=90時(shí)，cosr=-tangsinscoss將g=-7.5、s=-5代入得cosr=0.139r=82故rgr=180-82-90=8,取rg=8驗(yàn)算車(chē)刀副后角0。車(chē)刀副后角0的驗(yàn)算公式為：tan0=tannb-tanogcos2sg1+tannbtanogcossg當(dāng)

10、nb=0時(shí)，上式為：tan0=-tanogcos2sg而 tanog=-tanogcosrg+tansgcosrg tansg=tanogsinrg+tansgcosrg將 og=-7.5 sg=s=-5 rg=r=82 代入，得tanog=-tan（-7.5）cos82+tan（-5）sin82=-0.068所以 og=-3.908tansg=tan（-7.5）sin82+tan（-5）cos82=-0.143所以sg=-8.11再將og=-6.04 sg=-4.95 代入，得tan0=-tan（-3.908）cos2（-8.11）=0.067所以0=3.83 可以滿足要求。刀槽副后角 og

11、=0 故 og=3.83 取og=4綜上，可歸納出車(chē)刀的幾何角度：0=7.5 ，0=7.5，r=90，r=8，s=-5，0=3.83刀槽的幾何角度：og=-7.5 ，og=7.5，rg=90，rg=8，sg=-5，og=4十、計(jì)算銑制刀槽時(shí)需要的角度1、計(jì)算刀槽最大負(fù)前角gg及其方位角gg將og=-7.5 sg=-5代入，得tangg=-tan2og+tan2sg=-tan2（-7.5）+tan2（-5）=-0.158所以gg=-8.98tangg=tanogtansg=tan（-7.5）tan（-5）=1.5所以gg=56.392、計(jì)算刀槽切深剖面前角pg和進(jìn)給剖面角fg將og=-7.5 s

12、g=-5 rg=90 代入，得tanpg=tan（-7.5）cos90+tan（-5）sin90=-0.0875tanfg=tan-7.5sin90-tan（-5）cos90=0.0125所以pg=-5 fg=-7.5十一、選擇刀桿材料和尺寸1、選擇刀桿材料選用45鋼為刀桿材料，熱處理硬度為HRC3845。2、選擇刀桿尺寸、選擇刀桿截面尺寸，因加工使用CA6140普通車(chē)床，其中心高為220mm，按照表2.37，并考慮到為提高刀桿強(qiáng)度，選取刀桿截面尺寸 BH=2030mm2由于切削深度 ap=0.5mm，進(jìn)給量f=0.4mm/r，可不比校驗(yàn)刀桿強(qiáng)度、選擇刀桿長(zhǎng)度尺寸為140mm圖8 刀桿十二、選

13、擇偏心銷(xiāo)及其相關(guān)尺寸1、選擇偏心銷(xiāo)材料，偏心銷(xiāo)材料選用40Cr，熱處理硬度為HRC4045，發(fā)黑。2選擇偏心銷(xiāo)直徑dc和偏心量do=d1-（0.20.4）mmd1=6.35mm 則 d0=6.35-0.4=5.95mm偏心量：e=d02 X1710=0.3mm為使刀片夾固可靠，選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷(xiāo)，并取螺釘偏心銷(xiāo)轉(zhuǎn)軸直徑d2為M6。3、計(jì)算偏心銷(xiāo)轉(zhuǎn)軸孔中心在刀槽前刀面上的位置d1=6.35mm，d=15.875mm，dc=5.95mm，e=0.3mm取 =30，代入，得m=15.8752+0.3sin30-6.35-5.952cos30=7.915mmn=15.8752-0.3cos3

14、0-6.35-5.952sin30=7.58mm結(jié)論在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能，完成了對(duì)可轉(zhuǎn)位外圓車(chē)刀的設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想，學(xué)會(huì)了正確地使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，提高了數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。通過(guò)這兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)流程，形成了正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法，受益匪淺，對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)，具有重要的意義。致謝本課題在選題及研究過(guò)程中得到老師的悉心指導(dǎo)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前刀具領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)刀具方面的知識(shí)有極大的幫助。 在此，我還要感謝在一起設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的同學(xué)門(mén)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，順利完成此次課程設(shè)計(jì)。13