《金属切削原理与刀具》课程设计(2)铰刀的设计组别第六组姓名蒋亮亮学号110101607姓名谢涛学号110101535姓名魏秋文学号110101628姓名权栋梁学号110101616姓名赵文豪学号110101539指导老师:胡俊前1目录一、设计任务书﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒2二、铰刀的设计过程1、确定铰刀直径公差﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒32、齿数与槽型的选择﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒33、铰刀几何角度﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3(1)主偏角κr﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3(2)背前角γp和后角αp﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4(3)刃倾角λs﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒44、铰刀各部分尺寸﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5三、铰刀工作图﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6四、铰刀实体图﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒7五、铰孔失效模式分析及解决措施﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒8六、参考文献﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒122一、设计任务书题目:设计手用铰刀,铰刀材料为合金工具钢,所铰毛坯孔尺寸为Φ9.8,加工后孔的尺寸要求为Φ100+0.015,孔深度为10mm,孔内表面粗糙度为Ra0.8。内容:1、确定铰刀直径公差2、齿数与槽型的选择3、铰刀几何角度4、铰刀各部分尺寸5、铰刀工作图6、铰刀实体图7、铰孔失效模式分析及解决措施3二、铰刀的设计过程1、确定铰刀直径公差根据《刀具设计手册》,此处按扩张量计算。计算得铰刀公差带图如图一。查表得公差为IT5。图一所以铰刀直径公差为0.005。2、齿数与槽型的选择根据《刀具设计手册》,铰刀齿数计算公式Z=1.5√d+(2~4),选择6齿。为制造方便,选取等齿距分布,直线齿背型,齿槽为直槽。3、铰刀几何角度(1)主偏角κr手用铰刀一般取较小主偏角κr=1°~1°30’,以减轻工人4的劳动强度和获得良好导向性。此处选择κr=1°。(2)背前角γp和后角αp铰削时切削较薄,切削与前面在刃口附近处接触,前角的大小对切削变形的影响并不显著。通常高速钢铰刀在精铰时取γp=0°。铰削时切削厚度较小,后面磨损较为严重,应选择较大的后角,此处选取αp=10°。高速钢铰刀切削部分不留有刃带,校准部分留有刃带,取0.2mm。(3)刃倾角λs为制造方便,此处刃倾角为0°。切削部分为图二。图二5校准部分为图三。图三4、铰刀各部分尺寸根据《刀具设计手册》确定以下各部分尺寸。如图四。图四6三、铰刀工作图如图五。图五7四、铰刀实体图如图六。图六8五、铰孔失效模式分析及解决措施常见现象产生原因解决措施1、孔径增大,误差大1)铰刀外径尺寸设计值偏大或铰刀刃口有毛剌2)切削速度过高3)进给量不当或加工余量太大4)铰刀主偏角过大5)铰刀弯曲6)铰刀刃口上粘附着切屑瘤7)刃磨时铰刀刃口摆差超差8)切削液选择不合适9)安装铰刀时,锥柄表面油污未擦干净,或锥面有磕、碰伤10)锥柄的扁尾偏位,装入机床主轴后与锥柄圆锥干涉11)主轴弯曲或主轴轴承过松或损坏12)铰刀浮动不灵活,与工件不同轴13)手铰孔时两手用力不均匀,使铰刀左右晃动1)根据具体情况适当减小铰刀外径;将铰刀刃口毛剌修光2)降低切削速度3)适当调整进给量或减少加工余量4)适当减少主偏角5)校直或报废弯曲铰刀6)用油石仔细到合格7)控制摆差在允许范围内8)选择冷却性能较好的切削液9)安装铰刀前必须将铰刀锥柄及机床主轴锥孔内部油污擦干净,锥面有磕、碰伤处用油石修光10)修磨铰刀偏尾11)调整或理换主轴轴承12)重新调整浮动卡头,并调整同轴度13)注意正确操作2、孔径小1)铰刀外径尺寸设计值偏小2)切削速度过低3)进给量过大4)铰刀主偏角过小5)切削液选择不合适6)铰刀已磨损,刃磨时磨损部分未磨去7)铰薄壁钢件时,铰完孔后内孔弹性1)更改铰刀直径尺寸2适当提高切削速度3)适当降低进给量4)适当增大主偏角5)选择润滑性能较好的油性切削液6)定期更换铰刀,正确刃磨铰刀切削部分7)设计铰刀尺寸时应考虑此因素,或根据实际情况取值9恢复使孔径缩小8)铰料时,余量太大或铰刀不锋利,亦易产生弹性恢复,使孔径缩小9)内孔不圆,孔径不合格8)作试验性切削,取合适余量;将铰刀磨锋利9)见“内孔不圆”3、内孔不圆1)铰刀过长,刚性不足,铰削时产生振动2)铰刀主偏角过小3)铰刀刃带窄4)铰孔余量偏5)孔表面有缺口、交叉孔6)孔表面有砂眼、气孔7)主轴轴承松动,无导向套,或铰刀与导向套配合间隙过大8)由于薄壁工件夹得过紧,卸下后工件变形1)刚性不足的铰刀可采用不等分齿距的铰刀;铰刀的安装应采用刚性联接2)增大主偏角3)选用合格铰刀4)控制预加工工序孔位误差5)采用不等分齿距的铰刀;采用较长、较精密的导向套6)选用合格毛坯7)采用等齿距铰刀较精密的孔时,对机床主轴间隙与导向套的配合间隙应要求较高8)采用恰当的夹紧方法,减小夹紧力4、孔表面有明显的棱面1)铰孔余量过大2)铰刀切削部分后角过大3)铰刀刃带过宽4)工件表面有气孔砂眼5)主轴摆差大1)减小铰孔余量2)减小切削部分后角3)修磨刃带宽度4)选用合格毛坯5)调整机床主轴5、孔表面粗糙1)切削速度过高2)切削液选择不合适3)铰刀主偏角过大,铰刀刃口不等4)铰孔余量太大5)铰孔余量不均匀或太小,局部表面未铰到6)铰刀切削部分摆差超差,刃口不锋利,表面粗糙1)降低切削速度2)根据加工材料选择切削液3)适当减小主偏角,正确刃磨铰刀刃口4)适当减小铰孔余量5)提高铰孔前底孔位置精度与质量,增加铰孔余量6)选用合格铰刀7)修磨刃带宽度107)铰刀刃带过宽8)铰孔时排屑不良9)铰刀过度磨损10)铰刀碰伤,刃口留有毛剌或崩刃11)刃口有积屑瘤12)由于材料关系,不适用零度前角或负前角铰刀8)根据具体情况减少铰刀齿数,加大容屑空间;或采用带刃倾角铰刀,使排屑顺利9)定期更换铰刀,刃磨时把磨损区全部磨去10)铰刀在刃磨、使用及运输过程中应采取保护措施,避免磕、碰伤;对已碰伤的铰刀,应用特细的油石将磕、碰伤修好,或更换铰刀11)用油石修整到合格12)采用前角为5°~10°的铰刀6、铰刀寿命低1)铰刀材料不合适2)铰刀在刃磨时烧伤3)切削液选择不合适切削液未能顺利地流到切削处4)铰刀刃磨后表面粗糙度太高1)根据加工材料选择铰刀材料,可采用硬质合金铰刀或涂层铰刀2)严格控制刃磨切削用量,避免烧伤3)根据加工材料正确选择切削液;经常清除切屑槽内的切屑,用足够压力的切削液4)通过精磨或、研磨达到要求7、孔位置精度超差1)导向套磨损2)导向套底端距工件太远,导向套长度短,精度差3)主轴轴承松动1)定期更换导向套2)加长导向套,提高志向套与铰刀间的配合精度3)及时维修机床,调整主轴轴承间隙8、铰刀刀齿崩刃1)铰孔余量过大2)工件材料硬度过高3)切削刃摆差过大,切削载荷不均匀4)铰刀主偏角太小,使切削宽度增大5)铰深孔或盲孔时,切屑太多,又未及时清除6)刃磨时刃齿已磨裂1)修改预加工的孔径尺寸2)降低材料硬度,或改用负前角铰刀或硬质合金铰刀3)控制摆差在合格范围内4)加大主偏角5)注意及时清除切屑或采用带刃倾角铰刀6)注意刃磨质量9、铰刀柄部折断1)铰孔余量过大2)铰锥孔时,粗、精铰削余量分配及1)修改预加工的孔径尺寸2)修改余量分配,合理选择切削用量11切削用量选择不合适3)铰刀刀齿容屑空间小,切屑堵塞3)减少铰刀齿数,加大容屑空间;或将齿间隔磨去一齿10、铰孔后孔的中心线不直1)铰孔前的钻孔不直,特别是孔径较小时,由于铰刀刚性较差,不能纠正原有的弯曲度2)铰刀主偏角过大,导向不良,使铰刀在铰削中容易偏差方向3)切削部分倒锥过大4)铰刀在断续孔中部间隙处位移5)手铰孔时,在一个方向上有力过大,迫使铰刀向一边偏斜,破坏了铰孔的垂直度1)增加扩孔或镗孔工序校正孔2)减小主偏角3)调换合格的铰刀4)调换有导向部分或加长切削部分的铰刀5)注意正确操作12六、参考文献[1]陆剑中、孙家宁。金属切削原理与刀具[M]北京:机械工业出版社,2011.[2]李澄、吴天生、闻百桥。机械制图[M]北京:高等教育出版社,2011.[3]袁哲俊、刘华明。刀具设计手册[M]北京:机械工业出版社,1999.