专用刀具设计14解析.pptx

2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计1第第 章章 专用刀具设计专用刀具设计需要根据工件的廓形进行专门设计和制造。需要根据工件的廓形进行专门设计和制造。主要用在卧式车床、转塔车床、自动车床上加工内、外主要用在卧式车床、转塔车床、自动车床上加工内、外回转成形表面。回转成形表面。加工表面的形状、尺寸精度主要取决于刀具的设计和制加工表面的形状、尺寸精度主要取决于刀具的设计和制造精度，造精度，加工精度一般能达到加工精度一般能达到ITl0-IT8ITl0-IT8，表面粗糙度，表面粗糙度Ra.3Ra.33.23.2m m。优点优点:生产率高，加工表面形状、尺寸一致性高，互生产率高，加工表面形状、尺寸一致性高，互换性好以及刀具的重磨次数多，使用寿命长和操作简便等。换性好以及刀具的重磨次数多，使用寿命长和操作简便等。不足：不足：成形车刀的设计和制造比较麻烦，成本高。成形车刀的设计和制造比较麻烦，成本高。多在成批、大量生产中使用。多在成批、大量生产中使用。.1 .1 成形车刀设计成形车刀设计2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计2.1 .1 成形车刀设计成形车刀设计需要根据工件的廓形进行专门设计和制造。需要根据工件的廓形进行专门设计和制造。主要用在卧式车床、转塔车床、自动车床上加工内、外主要用在卧式车床、转塔车床、自动车床上加工内、外回转成形表面。回转成形表面。加工表面的形状、尺寸精度主要取决于刀具的设计和制加工表面的形状、尺寸精度主要取决于刀具的设计和制造精度，造精度，加工精度一般能达到加工精度一般能达到ITl0-IT8ITl0-IT8，表面粗糙度，表面粗糙度Ra.3Ra.33.23.2m m。优点优点:生产率高，加工表面形状、尺寸一致性高，互生产率高，加工表面形状、尺寸一致性高，互换性好以及刀具的重磨次数多，使用寿命长和操作简便等。换性好以及刀具的重磨次数多，使用寿命长和操作简便等。不足：不足：成形车刀的设计和制造比较麻烦，成本高。成形车刀的设计和制造比较麻烦，成本高。多在成批、大量生产中使用。多在成批、大量生产中使用。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计3.1.1.1.1车刀的类型与装夹车刀的类型与装夹1 1 1 1、成形车刀的类型、成形车刀的类型、成形车刀的类型、成形车刀的类型 平体成形车刀平体成形车刀 一一般般用用于于单单件件、小小批批生生产，加工简单成形表面。产，加工简单成形表面。棱体成形车刀棱体成形车刀 刀刀体体为为棱棱柱柱体体，沿沿前前刀刀面面可可重重磨磨次次数数比比平平体体成成形形车车刀刀多多，刀刀体体刚刚性性高高；但但制造成本较高，且只能加工外成形表面。制造成本较高，且只能加工外成形表面。圆体成形车刀圆体成形车刀 刀刀体体是是一一个个磨磨出出排排屑屑缺缺口口和和前前刀刀面面并并带带安安装装孔孔的的回回转转体体。它它允允许许的的重重磨磨次次数数最最多多，制制造造也也比比棱棱体体刀刀容容易易，且且可可加加工工内内、外外成成形形表表面面；但但加加工工精精度度不不如如棱棱体成形车刀高。体成形车刀高。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计4.1.1.1.1车刀的类型与装夹车刀的类型与装夹2 2 2 2、成形车刀的装夹、成形车刀的装夹、成形车刀的装夹、成形车刀的装夹通过专用刀夹安装在机床刀架上的。通过专用刀夹安装在机床刀架上的。棱体成形车刀安装：棱体成形车刀安装：以以燕燕尾尾的的底底面面作作为为定定位位基基准准面面安安装装在在刀刀夹夹的的燕燕尾尾槽槽内内，并并用用螺螺钉钉及及弹弹性性槽槽将刀体夹紧。将刀体夹紧。成成形形车车刀刀下下端端的的螺螺钉钉用用于于调调节节刀刀尖尖位位置置的的高高低低，同同时时可可增增加加刀刀具具工工作作时时的的刚性。刚性。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计5.1.1.1.1车刀的类型与装夹车刀的类型与装夹以以内内孔孔为为定定位位基基准准面面套套装装在在刀刀夹夹1010的的带带螺螺栓栓的的心心轴轴1 1上上，并并通通过过销销子子2 2与与端端面面齿齿环环4 4相相连连，以以防防止止刀刀具具工工作作时时受受力力而而转转动动，将将齿齿环环4 4与与圆圆体体刀刀一一起起相相对对扇扇形形板板5 5转转动动若若干干齿齿，则则可可粗粗调调刀刀尖尖的的高高度度。扇扇形形板板同同时时与与蜗蜗杆杆9 9啮啮合合，转转动动蜗蜗杆杆能能微微调调刀刀尖尖的的高低。高低。圆体刀的安装圆体刀的安装扇扇形形板板上上的的销销子子8 8用用来来限限制制扇扇形形板板转转动动的的范范围围。在在心心轴轴1 1的的表表面面上上还还开开了了一一条条小小的的长长槽槽，利利用用螺螺钉钉 可可避避免免旋旋紧紧螺螺母母7 7时时与与心心轴轴1 1一一起起转动，但允许心轴转动，但允许心轴1 1轴向转动。轴向转动。机床的刀机床的刀架相联接。架相联接。机床的刀机床的刀架相联接。架相联接。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计.1.2 .1.2 成形车刀的前角和后角成形车刀的前角和后角成形车刀的前角和后角是通过刀具的正确制造和安装形成的。成形车刀的前角和后角是通过刀具的正确制造和安装形成的。1 1 1 1、棱体成形车刀的前角和后角、棱体成形车刀的前角和后角、棱体成形车刀的前角和后角、棱体成形车刀的前角和后角 制造时，将前刀面和后刀面的夹角磨成 90-（f+f）角。安装时，只要将刀体倾斜f角，即能形成所需的前角和后角。2 2 2 2、圆体成形车刀前角和后角、圆体成形车刀前角和后角、圆体成形车刀前角和后角、圆体成形车刀前角和后角制造时，将它的前刀面作成距其中心为h距离。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计7.1.2 .1.2 成形车刀的前角和后角成形车刀的前角和后角 安安装装时时，再再将将刀刀具具中中心心O O2 2比比工工件件中中心心装装高高H H距距离离，形形成成所所需需的前角和后角。的前角和后角。h h和和H H之值可由下列公式计算：之值可由下列公式计算：在在制制造造时时和和磨磨钝钝重重磨磨时时也也应使应使h h值不变值不变。通通常常在在刀刀具具端端面面上上刻刻一一个个以以0 02 2为为中中心心，h h为为半半径径的的磨磨刀刀检检验验圆圆，重重磨磨时时应应保保证证前前刀刀面面与这个圆相切与这个圆相切。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计8.1.2 .1.2 成形车刀的前角和后角成形车刀的前角和后角当当f0f0时时，切切削削刃刃上上只只有有基基点点1 1与与工工件件中中心心等等高高，而而刃刃上上其其他他各各点点都低于工件中心。都低于工件中心。因因此此，切切削削刃刃上上各各点点的的切切削削平平面面和和基基面面位位置置不不同同，因因而而刃刃上上各各点点的的前前角角和和后后角角也也都都不不相相同同，离离基基点点愈愈远远(径径向向)的的点点的的前前角角愈愈小小，后后角角愈大。愈大。在在自自动动车车床床上上使使用用圆圆体体成成形形车车刀刀，其其前前、后后角角通通常常根根据据机机床床刀刀架架的的尺尺寸寸及及刀刀具具的的安安装装尺尺寸寸H H和和重重磨尺寸磨尺寸A A而定。而定。为为了了便便于于制制造造与与测测量量，H H和和h h的的尺寸一般圆整成尺寸一般圆整成0.5mm0.5mm倍数。倍数。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计9.1..1.3 3 成形车刀的截形设计成形车刀的截形设计已确定的刀具相关参数求解成形车刀的截形。已确定的刀具相关参数求解成形车刀的截形。成成形形车车刀刀的的截截形形是是规规定定在在与与后后刀刀面面垂垂直直的的剖剖面面N NN N内内测测量量的。的。对于圆体成形车刀，对于圆体成形车刀，N NN N剖面也就是刀体的轴剖面。剖面也就是刀体的轴剖面。1 1 1 1、截形设计的必要性、截形设计的必要性、截形设计的必要性、截形设计的必要性成形车刀磨钝后需要重磨，一般只磨前刀面。成形车刀磨钝后需要重磨，一般只磨前刀面。要要保保证证重重磨磨后后切切削削刃刃的的形形状状不不发发生生变变化化，需需要要保保证证在在不不同位置的法平面内，同位置的法平面内，成形车刀的后刀面截形完全一致。成形车刀的后刀面截形完全一致。工件的廓形工件的廓形是规定在通过其轴线的平面内测量的；是规定在通过其轴线的平面内测量的；工件的工件的(轴剖面轴剖面)轮廓形状轮廓形状2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计10.1..1.3 3 成形车刀的截形设计成形车刀的截形设计由由图图可可知知，只只有有当当f=0f=0,f=0,f=0时时，成成形形车车刀刀的的截截形形与与工工件的廓形才能完全相同。件的廓形才能完全相同。但后角但后角f=0f=0的刀具是无法进行切削的。的刀具是无法进行切削的。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计11.1..1.3 3 成形车刀的截形设计成形车刀的截形设计当当f0f0,f f 0 0时时，成成形形车车刀刀的的截截形形与与工工件件廓廓形形不不相相等等。刀具截形深度刀具截形深度P P3mm)。在确定切削刃总宽度Lc时，还应考虑机床功率及工艺系统刚度。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计33.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点因为径向成形车刀切削刃同时参加切削，径向切削分力很大，易引起振动。一般应限制切削刃总宽度Lc与工件最小值径dmin的比值，使Lcdmin不超过下列数值即可：粗加工23，半精加工1825，精加工152。工件直径较小时取小值，反之取大值。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计34.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点当Lcdmin大于许用值或Lc80mm(为经验值)时，可采取下列措施：将工件廓形分段，改用两把或数把成形车刀切削加工。改用切向进给成形车刀。如已确定用径向进给，可在工件非切削部分增设辅助支承滚轮托架，以增加工艺系统刚度。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计35.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2)2)2)2)刀体高度刀体高度刀体高度刀体高度H H H H 刀体高度H与机床横刀架距主轴中心高度有关。应在机床刀架空间允许的条件下，尽量取大些，以增加刀具的重磨次数。一般推荐H=55100mm。3)刀体厚度B 刀体厚度B应保证刀体有足够强度、易于装入刀夹、排屑方便、切削顺利。刀体厚度应满足：BE十Amax十(0.250.5)L0Amax-工 件 最 大 廓 形 深 度（mm）2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计3.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点4）燕尾测量尺寸(M)燕尾测量尺寸M值应与切削刃总宽度Lc和测量滚柱直径相适应(表51)。此外，为了方便调整棱体成形车刀的高度，增加成形车刀切削时的刚度，在刀体底部做有螺孔以旋入螺钉，螺孔常取M。棱体成形车刀的结构尺寸见(表51)。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计37.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点 2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计38.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点 （2 2 2 2）圆体成形车刀）圆体成形车刀）圆体成形车刀）圆体成形车刀 主要结构尺寸有：刀体总宽度Lo、刀体外径d0、内孔直径d夹固部分尺寸等。1 1 1 1）刀体总宽度）刀体总宽度）刀体总宽度）刀体总宽度 L0=Lc十lyLc切削刃总宽度(mm)；ly除切削刃外其它部分宽度(mm)。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计39.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2 2）刀体外径和内孔直径）刀体外径和内孔直径 确确定定外外径径时时，要要考考虑虑工工件件的的最最大大廓廓形形深深度度、排排屑屑、刀刀体体强强度度及刚度及刚度等，取值大小要受机床横刀架中心高及刀夹空间的限制。等，取值大小要受机床横刀架中心高及刀夹空间的限制。一般可按下式计算，再取相近标准值，即 D02(Amax+e+m)+d D0-具廓形最大直径具廓形最大直径(mm)；Amax-工件最大廓形深度工件最大廓形深度(mm)；e保证足够的容屑空间所需要的距离保证足够的容屑空间所需要的距离(1Bm)。可根据切削厚度及切屑。可根据切削厚度及切屑的卷曲程度选取，一般取为的卷曲程度选取，一般取为312mm。加工脆性材料时取小值，反之取大。加工脆性材料时取小值，反之取大值；值；m-刀体壁厚刀体壁厚(mm)。根据刀体强度要求选取，一般约为。根据刀体强度要求选取，一般约为58mm；d内孔直径内孔直径(mm)。其值应保证心轴和刀体有足够的强度和刚度，可其值应保证心轴和刀体有足够的强度和刚度，可依切削用量及切削力大小取为依切削用量及切削力大小取为(025045)Do，计算后再取相近标准值，计算后再取相近标准值10mm(12mm)、1mm(19mm)、20mm、22mm、27mm等等(带括号者为非带括号者为非优选系列尺寸优选系列尺寸)。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计40.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点3）刀体夹固部分尺寸 圆体成形车刀常采用内孔与端面定位，螺栓夹固结构。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计41.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点沉头孔用于容纳螺栓头部。刀体端面的凸台齿纹一方面是为防止切削时，刀具与刀夹体间发生相对转动，另一方面还可用它粗调刀具高度。为简化制造，也可制做可换端面齿环，用销子与圆刀体相连。端面齿纹和端面销孔结构尺寸参见表52和表53。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计42.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计43.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计44.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计45.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2 2、选择前角、选择前角rf rf和后角和后角af af成形车刀的前角和后角是指在假定工作平面内测量的、切削刃上基点的前角和后角。成形车刀的前角rf和后角af可参考表(54)进行选取。但需要校验切削刃上Kr角最小点的后角a0，一般不得小于23，否则必须采取措施加以解决。2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计4.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计47.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点3 3、截形设计、截形设计4 4、成形车刀的样板设计、成形车刀的样板设计2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计48.1.4 .1.4 成形车刀设计要点成形车刀设计要点2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计49.1.5 .1.5 成形车刀的技术要求成形车刀的技术要求2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计50.1.5 .1.5 成形车刀的技术要求成形车刀的技术要求2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计51.1.5 .1.5 成形车刀的技术要求成形车刀的技术要求2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计52.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计53.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计54.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计55.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计5.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计57.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计58.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计59.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计0.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计1.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计2.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计3.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计4.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计5.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计7.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计8.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计9.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计70.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计71.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计72.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例2014.8.20 专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计专用刀具设计73.1. .1. 成形车刀设计举例成形车刀设计举例