硬质合金可转位车刀设计.doc

七、硬质合金可转位车刀设计原始条件加工推动架工序1中车50端面，工件材料HT200，铸件。表面粗糙度要求达到Ra6.3，需采用粗车完成其端面车削，总余量为3 mm，使用机床为CA6140普通车床。试设计一把硬质合金可转位车刀。设计步骤为：（1）选择刀片夹固结构。考虑到加工在CA6140普通车床上进行，且属于连续切削，由切削手册表4-22典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。（2）选择刀片材料（硬质合金牌号）。由原始条件给定：被加工工件材料为HT200，连续切削，完成粗车工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT15。 （3）选择车刀合理角度。根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度：前角o= 15；后角ao = 5；主偏角kr = 90；刃倾角s= -6。后角ao的实际数值以及副后角ao 和副偏角krg 在计算刀槽角度时，经校验后确定。（4）选择切削用量。根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量。粗车时：切削深度ap=3mm，进给量f=0.5mm/r，切削速度v= 122m/min ；（5）选择刀片型号和尺寸：选择刀片有无中心固定孔。由于刀片夹具结构已选定为偏心式，因此应选用中心有固定孔的刀片。选择刀片形状。按选定的主偏角kr = 90，根据切削手册表4-20刀片形状的选择原则，选用正三角形刀片。选择刀片精度等级。由切削手册表4-17刀片精度等级的选择原则，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ap=3mm，kr = 90和s= 0，将ap、kr和s代入金属切削刀具课程设计指导书公式（2.5），可求出刀刃的实际参加工作长度Lse为Lse =3.0mm则所选用的刀片边长L应为L1.5 Lse=1.53.016=4.50mm因为是正三角形刀片，L=3d d=2.60mm选择刀片厚度s。根据已选定的ap=3mm、f=0.5mm/r，根据刀片厚度的诺模图求得刀片厚度s3.8mm。选择刀尖圆弧半径r。根据已选定的ap=3mm、f=0.5mm/r及通过刀尖圆弧半径诺模图，求得连续切削时的r=0.8mm。由于工件材料为HT200，所以刀片可以无断屑槽。综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是：TNUM160408-V2（金属切削刀具课程设计指导书表2.11），其具体尺寸为L =16.5mm；s=4.76mm；d1=3.81mm；m=13.494mm；r=0.8mm刀片刀尖角b= 60；刀片刃倾角sb= 0；断屑槽宽Wn =2mm；取法前角nb= 20。刀片法后角anb = 0(6)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，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。本题选择与刀片形状相同的刀垫，正三角形，中心有圆孔。T16B 其尺寸为：L= 14.77mm；厚度s=3.18mm；中心孔直径d1=5.6mm。材料为YG8。(7) 计算刀槽角度。可转位车刀几何角度、刀片几何角度、刀槽几何角度之间的关系，金属切削刀具课程设计指导书图2.5所示。刀槽角度计算步骤是；刀杆主偏角krg krg = kr = 90 刀槽刃倾角sg sg =s= -6刀槽前角og 将o= 15、nb= 20、s=-6代入式（2.8），得 tanog= = - 0.087 则og= -5，取og= -5。验算车刀后角ao。车刀后角ao的验算公式为tanao = ( 1 )当anb = 0时，则式（1）成为tanao = - tanog cos2s ( 2 )将og= -5、s= -6代入式（2），得tanao = - tan（-5）cos2（-6）=0.87，则 ao =4.946与所选角度值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角aog ao ，故aog = 5。刀槽副偏角 krg = kr = 180- kr - r因为 r g =r ，krg= kr 所以 krg = 180- krg -r g = 180- kr -r ( 3 )车刀刀尖角r的计算公式为： cosr = cosrb- tangog sinls cosls ( 4 )当rb=60时，将gog = -5、ls=-6代入式(4 )，得cosr = cosrb- tangog sinls cosls=0.499r = 60.05（603）故 krg kr = 180- 90- 60.05=29.95取 krg = 30 验算车刀副后角ao。车刀副后角ao的验算公式为 tanao = ( 5)当anb= 0时，式( 5 )成为 tanao = - tanog cos2sg ( 6 )而 tanog = - tanog cosrg + tansg sinrg ( 7 ) tansg = tanog sinrg + tansg cosrg ( 8) 将og = -5、lsg =-6、rg =r =60.05 代入式（7 ）、(8 )中，得 tanog = - tan（-5）cos60.05+ tan（-6）sin60.05= -0.047所以 og =-2.713 tansg = tan（-5）sin59.87+ tan（-6）cos60.05= -0.128所以 sg = - 7.310再将og = -2.713、sg = -7.31代入式( 6 )，得 tanao = - tan（-2.715）cos2（- 7.31）= 0.047所以ao =2.669，可以满足切削要求。刀槽副后角aog ao ，故aog =2.669，取aog =3。综合上述计算结果，可以归纳出：车刀的几何角度 o= 15ao = 4.946 kr =90kr = 30 ls= -6ao =2.669 刀槽的几何角度 og= -5、og= 5 krg =90krg = 7.5lsg= -6aog =3(8) 计算铣制刀槽时需要的角度计算刀槽最大负前角gg及其方位角gg。将og= -5、lsg= -6代入 tangg = -，得 tangg = - = - 0.137 gg = -7.79(-74713)将og= -5、lsg= -6代入tangg = tan(og)/tan(lsg)，得 tangg = tan(-5)/tan(-6) = 0.382 gg = 39.77(394626)计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg 。将og= -5、lsg= -6，kr =90代入式( 7 ) 和式(8 )，可得tanpg = tan（-5）cos90+ tan（-6）sin90= -0.105 tanfg = tan（-5）sin90- tan（-6）cos90= -0.087所以 pg = -6 fg = -5 (9)选择刀杆材料和尺寸。选择刀杆材料。选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC3845，发黑处理。选择刀杆尺寸选择刀杆截面尺寸。因加工使用CA6140普通车床，其中心高为220mm。按照文献5表2.37，并考虑到为提高刀杆强度，选取刀杆截面尺寸BH=2025(mm2) 。 由于切削深度ap=3mm，进给量f= 0.5mm/r，可以不必校验刀杆强度。 选择刀杆长度尺寸。参照本章2.5.1.3节刀杆长度尺寸选择原则，选取的刀杆长度为150mm。(10)选择偏心销及其相关尺寸。选择偏心销材料。偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC4045，发黑。选择偏心销直径dc和偏心量。偏心销直径可用文献5式（2.1)求出，即 dc = d1 -（0.20.4）mm前面已经选定d1 =2.6mm，取括号内最大数值0.4 mm，则 dc = 3.81- 0.4 =3.41mm偏心量可用下式求出，即e 为计算方便，取1 =2 = 0.13，dc = d2，=1，则由文献5式（2.2）得e0.13dc =0.133.41=0.4433mm，取e =0.45 mm 。为使刀片夹固可靠，选用自锁性能较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径d2为M6。计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置。根据前面已经选定的各尺寸d1 =3.81mm，d=16.5 mm， dc = 3.41mm ，e =0.45 mm取= 30，代入则 m = + 0.45sin30- cos30= 8.302mm n = - 0.45cos30- sin30=7.760mm(11) 绘制车刀工作图和零件图。硬质合金可转位外圆车刀，见附图5。硬质合金可转位外圆车刀刀杆，见附图6。(12)编写设计说明书。专业文档供参考，如有帮助请下载。