可转位车刀设计

1HHaarrbbiinnIInnssttiittuutteeooffTTeecchhnnoollooggyy设设计计说说明明书书2一、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1.6μm,为精加工,但由于可转为车刀刃倾角s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:①前角0: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0=20,②后角0: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0=6③主偏角:根据题目要求,主偏角=75④刃倾角s:为获得大于0的后角0及大于0的副刃后角'0,刃倾角s=-5后角0的实际数值及副刃后角'0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pa=3mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度v=110m/min半精车时,背吃刀量pa=1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/min五、刀片型号和尺寸3①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.②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.③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.④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pa=3mm,主偏角=75,刃倾角s=-5,将pa,,s代入下式可得刀刃的实际参加工作长Lse为Lse=scossin=cos(-5)75sin3=3.118mm令刀片的刃口长度(即便长)L1.5Lse=4.677mm,保证切削工作顺利进行.⑤选择刀片厚度.根据已选择的背吃刀量pa=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S≥4.8mm.⑥选择刀尖圆弧半径r.根据已选择的背吃刀量pa=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r=1.2mm⑦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;d1=6.35mm;m=2.79mm;r=1.2mm刀片刀尖角b=90;刀片刃倾角sb=0;断屑槽宽Wn=4mm;取法前角bn=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d1=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:4刀槽角度的计算:①刀杆主偏角rgkrgk==75②刀槽刃倾角sgsg=s=-5③刀槽前角ogr将0=20,bn=25,s=-5代入下式tanog=snbsbncostantan1cos/tantan00=-0.089则og=-5.089,取og=-5④验算车刀后角a0.车刀后角a0的验算公式为:tana0=sognbsognbaacostantan1)costan(tan当nba=0时,则上式成为:tana0=-sog2costan将og=-5,s=-5代入上式得a0=5.05前面所选后角a0=6,与验算值有差距,故车刀后角a0应选a0=5才能与验算角度接近而刀杆后角aog≈a0=5⑤刀槽副偏角k'rg=k'r=180-=rkrg=,rg=r因此k'rg=180--r车刀刀尖角r的计算公式为5cosr=[cosrbsogsogsintan)(tan12]coss当rb=90时,上式变为cosr=-sogsintancoss将og=-5,s=-5代入上式得r=90.4故k'rg≈k'r=180-75-90.4=14.6取k'rg=14.6⑥验算车刀副后角a'0车刀副后角的验算公式为:tana'0=''''''costantan1costantansgognbogognbaa当anb=0时,tana'0=-'2'costansgog而tan'og=ostansinrg+tan'sgsinrgtan'og=ostansinrg+tan'sgsinrg将os=-5,sg=s=-5,rg=r=90.4代入上式tan'og=tan(-5)sin90.4+tan(-5)sin90.4＝＞'og=-4.97tan'og=)5tan(sin90.4+tan(-5)sin90.4＝＞'og=-4.97再将'og=-4.97'og=-4.97代入得tana'0=-)97.4(cos)97.4tan(2＝＞a'0=4.93可以满足切削要求刀槽副后角a'og≈a'0,故a'og=4.93,取a'og=5综上述计算结果,可以归纳出:车刀的几何角度:0=20,0=6,=75,k'r=14.6,s=-5,a'0=4.93刀槽的几何角度:og=-5,aog=5,krg=75,k'rg=14.6,sg=-5,a'og=5八、计算铣制刀槽时所需的角度①计算刀槽最大副前角gg及其方位角gg6将og=-5,sg=s=-5代入下式得:tangg=-sgog22tantan＝＞gg=-7.05将og=-5,sg=s=-5代入下式得:tangg=sgogtantan＝＞gg=45②计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg将og=-5,sg=-5,krg=75代入下式tanpg=ostansinrg+tan'sgsinrg＝＞pg=-6.12tanfg=ostansinrg+tan'sgsinrg＝＞fg=-3.54九、选择刀杆材料和尺寸①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②选择刀杆尺寸:⑴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:20×25(mm2)由于切削深度及进给量太小,故强度足够⑵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①选择偏心销材料:偏心销材料选用40Cr,热处理硬度为HRC40~45,发黑处理.②选择偏心销直径dc和偏心量偏心销直径可用下式:dc=d1-(0.2~0.4mm)故可取dc=6mm偏心量e可用:e=mmdc2)10~7(1=0.3~0.428mm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d2=M67③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d1=6mm,d=15.875mmdc=6mm,e=0.4mm取=30,代入下式m=30sin75.02875.15=8.31mmn=30cos75.02875.15=8.59mm十一、绘制车刀结构简图偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图8参考文献[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;1992.1[4]陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具.机械工业出版社;2005.3