可转位车刀设计样

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1、 Harbin Institute of Technology 设计说明书 一、选择刀片夹固结构 工件的直径D为 142mm,工件长度L=100mm.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

2、 加工工件材料为HT200,正火处理,连续切屑,且加工工序为粗车,半精车了两道工序.由于加工材料为铸铁料,因此刀片材料可以采用YG系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工,本题第三步要求达到半精加工,因此材料选择YG3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: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=10°, ② 后角:根据《机械制造技术基础》表3.17,工件材料为铸造材料,精车,因此后角可选=7° ③ 主偏角

3、:根据《机械制造技术基础》表3.16,主偏角=75° ④ 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: 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 ① 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

4、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=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. ⑤ 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S≥4.8mm. ⑥ 选择刀尖圆弧半径.根据已选择的背吃刀

5、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 ⑦ 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

6、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: ① 刀杆主偏角 ==75 ② 刀槽刃倾角 ==-5 ③ 刀槽前角 将=20, =25, =-5代入下式 tan ==-0.089

7、 则=-5.089,取=-5 ④ 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a≈a=5 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=[cos]cos 当=90时,上式变为cos= - cos 将=-5, =-5代入上式得=90.4 故k≈k=180-75-90.4=14.

8、6 取k=14.6 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 sin tan=sin+tan sin 将=-5, ==-5,==90.4代入上式 tan=tan(-5)sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ =-4.97 tan=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a≈a,

9、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 ① 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 ② 计算刀槽切深剖面前角和进

10、给剖面前角 将=-5 , =-5, k=75代入下式 tan=sin+tan sin ＝＞ =-6.12 tan=sin+tan sin ＝＞ =-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(mm) 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

11、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d和偏心量 偏心销直径可用下式: d=d-(0.2~0.4mm) 故可取d=6mm 偏心量e可用: e==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d=M6 ③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=1

12、5.875mm d=6mm, e=0.4mm 取=30,代入下式 m==8.31mm n==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 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