哈工大机械制造技术基础——可转位车刀设计.docx

Harbin Institute of Technology
课程大作业说明书

课程名称：
设计题目：
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设 计 者：
学 号：
指导教师：
设计时间：

哈尔滨工业大学

目 录
设计题目………………………………………………………………………………3
可转位端面车刀设计…………………………………………………………………3
一、选择刀片夹固结……………………………………………………………3
二、选择刀片结构材料…………………………………………………………3
三、选择车刀合理角度…………………………………………………………3
四、选择切屑用量………………………………………………………………4
五、刀片型号和尺寸……………………………………………………………4
六、选择硬质合金刀垫型号和尺寸……………………………………………5
七、计算刀槽角度………………………………………………………………5
八、计算铣制刀槽时所需的角度………………………………………………7
九、选择刀杆材料和尺寸………………………………………………………8
十、上压式结构…………………………………………………………………8
十一、绘制车刀结构简图………………………………………………………9
参考文献……………………………………………………………………………10

设计题目

设计车小端端面的可转位车刀
可转位端面车刀设计
一、选择刀片夹固结
工件的直径D为 160mm，工件长度L=200mm。因此可以在普通机床CA6140上加工。
表面粗糙度要求3.2μm，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，按题设要求，采用上压式的夹紧方式。

二、选择刀片结构材料
加工工件材料为HT200，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，因此刀片材料可以采用YG系列，YG8用于粗加工脆性材料，YG6用于半精加工脆性材料，本题要求达到半精加工，因此材料选择YG6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：
前角：根据参考文献[1]表3.16，工件材料为HT200，半精车，因此前角可选，
后角：根据参考文献[1]表3.17，工件材料为HT200，半精车，因此后角可选，
主偏角：，工艺系统刚度良好，故采用正方形刀片，主偏角，
负偏角：工艺系统刚度良好，为减小已加工表面的粗糙值，取负偏角，
刃倾角：为了获得大于0的后角及大于0的副刃后角，取刃倾角，
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
根据参考文献[1]表3.21，粗车时，背吃刀量，进给量，可以由公式

求得速度。
式中各数据由参考文献[1]表3.23：，，，。
由于可转为车刀更换较为方便，因此在设计时将寿命设为，由此估计切削速度选为。
根据参考文献[1]表3.22，半精车时，背吃刀量，进给量，刀尖圆弧半径。采用相同方法，估算切削速度为。

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上压式，因此应选用无中心固定孔的刀片。
2、选择刀片的形状
按选定主偏角，参照参考文献[2] 2.4.4.2节刀片形状的选择原则，选择正方形刀片。
3、选择刀片的精度等级
参照参考文献[2] 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，主偏角，刃倾角将，，代入下式可得刀刃的实际参加工作长

令刀片的刃口长度(即便长) ，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，进给量及参考文献[2]选择刀片厚度的诺莫图图2.3，求得刀片厚度。
6、选择刀尖圆弧半径
根据已选择的背吃刀量，进给量及参考文献[2]选择刀尖圆角半径的诺莫图2.4，求得连续切削时。
7、选择刀片断屑槽型式和尺寸
参照参考文献[2] 2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则，由于工件时铸铁，工件塑性较差，很难形成较长的切屑，因而在设计时不需要在刀片上设计断屑槽。

8、选择端面车刀型号
综上7个方面的选择结果，根据参考文献[2] 表2.10确定选用的刀片型号为SPUN150412。具体参数为：，，，，刀片刀尖角，刀片刃倾角法前角，法后角。

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，本题中选择与刀片形状相同的刀垫：正方形，中心有圆孔。尺寸为：长度，厚度，中心孔直径，材料为YG6硬质合金。

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

2、刀槽刃倾角

3、刀槽前角
将，，代入下式

可以求得，

4、验算车刀后角
车刀后角的验算公式为：

将，代入上式，
可以求得，
，
则，与所选角度相近，可以满足切削要求。
而刀杆后角
5、刀槽副偏角

，
可以得到，

车刀刀尖角的计算公式为

当时，上式变为

将，代入上式得
故
取
6、验算车刀副后角
车刀副后角的验算公式为：

当时

将，，代入上式
可以得到，
，
再将 代入
可以得到，

满足切削要求。
取刀槽副后角，
综上，可以归纳出：
车刀的几何角度：
，，，，，
刀槽的几何角度：
，，，，，

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，代入下式

可以得到，

将，代入下式

可以得到，

2、计算刀槽切深剖面前角和进给剖面前角
将，，代入下式

可以得到，
，

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，不必校核。
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150mm。

十、设计上压式结构
沉头螺钉选择：由刀垫孔直径为5.4mm，定做开槽盘头螺钉，以适应刀垫要求，长度初定为15mm。
压紧螺钉选择：选择M6的圆头螺钉紧固，长度初选为25mm。
压板：另行设计加工。

十一、绘制车刀结构简图

参考文献
[1]《械制造技术基础》李旦，韩荣第等主编. —2版. —哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011.1
[2]《机械制造技术基础课程补充资料》
[3]《金属切削刀具课程设计指导书》/王娜君主编
[4]《金属切削刀具设计简明手册》/刘明华主编. —北京：机械工业出版社
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