一: 选择刀片夹固结构
工件的直径D 为 236mm.由于在普通机床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s λ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《金属切削刀具课程设计指导书》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50Cr,L 连续切削，完成粗车半精车俩道工学，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料为YT14. 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
γ
: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
γ=15,
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
?=5
③ 主偏角γ
κ
:根据题目要求,主偏角γ
κ
=75
④ 刃倾角s λ:为获得大于0的后角0
?及大于0的副刃后角0
?
,刃倾角s λ=-5
后角0
?
的实际数值及副刃后角0
?
和副偏角γ
κ
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p
a
=4mm,进给量f=0.5mm/r,切削速度v=140m/min
半精车时, 背吃刀量p
a =1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=170m/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γ
κ
=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p
a
=43mm, 主偏
角γκ
=75,刃倾角s λ=-5,将p a
,γ
κ
,s λ代入下式可得刀刃的实际参加工作长L se
为 L se =
s
cos sin λκγρ
?
=4.157mm
令刀片的刃口长度(即便长)L>1.5 L se =6.235mm,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p
a
=4mm,进给量f=0.5mm/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εr .根据已选择的背吃刀量p
a
=5mm,进给量f=0.5mm/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εr =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=15.875mm;s=6.35mm;d =6.35mm;m=2.79mm; εr =1.2mm 刀片刀尖角b
ε
=90;刀片刃倾角sb
λ
=0;断屑槽宽W n =4mm;取法前角bn
γ
=20
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rg
k
rg k
=γ
κ
=75
② 刀槽刃倾角sg
λ
sg
λ
=s λ=-5
③ 刀槽前角og r 将0
γ
=15, bn
γ
=20, s λ=-5代入下式
tan og
γ
=
s
nb s bn λγγλγγcos tan tan 1cos /tan tan 00+-=-0.089
则og
γ
=-5.089,取og
γ=-5
④ 验算车刀后角a .
车刀后角a 的验算公式为: tan a =
s
og nb s og nb a a λγλγcos tan tan 1)cos tan (tan +-
当nb
a
=0时,则上式成为:
tan a 0=-s og λγ2
cos tan
将og
γ
=-5, s λ=-5代入上式得a =4.962
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 og ≈a =5 ⑤ 刀槽副偏角 k rg =k =180-γ
κ=r ε
k rg =γ
κ
,rg
ε
=r ε
因此k rg =180-γ
κ
-r ε
车刀刀尖角r ε的计算公式为 cos r ε=[cos rb
εs
og s og λγλλsin tan )(tan 12
-+]cos s
λ
当rb
ε=90时,上式变为cos r ε= -s og λγsin tan cos s λ
将og
γ
=-5, s λ=-5代入上式得r ε=90.4
故k rg ≈k =180-75-90.4=14.6 取k rg =14.6 ⑥ 验算车刀副后角a
车刀副后角的验算公式为: tan a =
'
''
'
''cos tan tan 1cos tan tan sg
og
nb
og og nb a a λ
γ
λγ+-
当a nb =0时, tan a = -'
2
'
cos tan sg
og λγ 而tan og
γ
=os γtan sin rg
ε+tan sg
λsin rg
ε tan og
λ
=os γtan sin rg
ε
+tan sg
λ
sin rg
ε
将os
λ=-5, sg
λ
=s λ=-5,rg
ε
=r ε=90.4代入上式
tan og
γ
=tan(-5)sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ og
γ=-4.97 tan og λ
=)5tan(-sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ og
λ
=-4.97
再将og
γ=-4.97 og
λ
=-4.97代入得
tan a = -)
97.4(cos )97.4tan(2
-- ＝＞ a =4.93可以满足切削要求 刀槽副后角a og ≈a ,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
γ=15, 0
?
=4.962, γ
κ
=75, k =14.6,s λ=-5, a =4.972
刀槽的几何角度: og
γ
=-5 , a og =5, k rg =75 , k rg =14.6, sg
λ
=-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
γ及其方位角gg
τ
将og γ=-5 , sg
λ=s λ=-5代入下式得:
tan gg
γ=-sg
og λγ2
2tan tan + ＝＞ gg
γ=-7.05
将og
γ
=-5 , sg
λ
=s λ=-5代入下式得:
tan gg
τ
=
sg
og λ
λtan tan ＝＞ gg
τ
=45
② 计算刀槽切深剖面前角pg
γ和进给剖面前角fg
γ
将og γ
=-5 , sg
λ
=-5, k rg =75代入下式
tan pg
γ
=os γtan sin rg
ε
+tan sg
λ
sin rg
ε
＝＞ pg
γ
=-6.12
tan fg
γ
=os γtan sin rg
ε
+tan sg
λ
sin rg
ε
＝＞ fg
γ
=-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.由于在CA6140中使用根据《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 2) 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150mm.
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=
mm d c
2
)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d 2=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 =6.35mm, d=15.875mm d =6mm, e=0.4mm 取β=30,代入下式
m=
30sin 75.02875
.15+=8.05mm n=30cos 75.02
875
.15-=7.46mm
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
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
设计说明书（论文）
课程名称：
设计题目：
院系：
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
设计时间：
金属切削原理与刀具课程设计说明书 学校： 班级： 姓名： 学号： 指导老师: 2011年月日
目录： 一、车刀种类（测绘车刀属于哪种车刀）………………… 二、车刀组成………………………………………………… 三、正交平面参考系………………………………………… （一）、基面……………………………………………… （二）、切削平面………………………………………… （三）、正交平面………………………………………… 四、正交平面参考系，车刀标注角度的测绘……………… （一）、前角测绘………………………………………… （二）、后角测绘………………………………………… （三）、主偏角测绘……………………………………… （四）、刃倾角测绘……………………………………… （五）、副偏角测绘……………………………………… （六）、副后角测绘……………………………………… 五、车刀示意图…………………………………………… 六、结论……………………………………………………
一、车刀的种类 （一）车刀的种类 车刀的种类很多。车刀按用途可分外圆车刀，端面车刀，切断车刀，内孔车刀和螺纹车刀等；按结构可分为整体式、焊接式、机夹式、可转位式。 （二）常用的车刀的种类 （a）90°车刀（偏刀）（b）45°车刀(弯头车刀) （c）切断刀 （d）镗孔刀（e）成形车刀（f）螺纹车刀 （g）硬质合金不重磨车刀
1 一般使用之车刀尖型式有下列几种： (1) 粗车刀：主要是用来切削大量且多余部份使工作物直径接近需要的尺寸。粗车时表面光度不重要，因此车刀尖可研磨成尖锐的刀峰，但是刀峰通常要有微小的圆度以避免断裂。 (2) 精车刀：此刀刃可用油石砺光，以便车出非常圆滑的表面光度，一般来说精车刀之圆鼻比粗车刀大。 (3) 圆鼻车刀：可适用许多不同型式的工作是属于常用车刀，磨平顶面时可左右车削也可用来车削黄铜。此车刀也可在肩角上形成圆弧面，也可当精车刀来使用。 (4) 切断车刀：只用端部切削工作物，此车刀可用来切断材料及车度沟槽。 (5) 螺丝车刀(牙刀)：用于车削螺杆或螺帽，依螺纹的形式分60度，或55度V型牙刀，29度梯形牙刀、方形牙刀。 (6) 搪孔车刀：用以车削钻过或铸出的孔。达至光制尺寸或真直孔面为目的。 (7) 侧面车刀或侧车刀：用来车削工作物端面，右侧车刀通常用在精车轴的未端，左侧车则用来精车肩部的左侧面。
实验二外圆车刀几何角度的测量 一、实验目的及要求 1、掌握车刀几何角度测量的基本方法,加深对车刀几何角度与参考平面的理解。 2、通过对各参考系角度的测量、计算及刀具图的绘制,进一步加深理解各参考系角度的定义和相互之间的关系。 3、能够绘制各类车刀的图纸,并在视图与剖面中正确标注车刀的基本角度。 4、认真填写实验报告,作图比例适当、整洁。 二、测量的仪器及工具 1.车刀量角台,结构见挂图 车刀量角台工作原理: 立柱上有三条间隔9Oo的V型槽,滑块可以轻便的沿立柱上下移动,通过调节支在V型槽中钢球的弹簧压力,能够保持滑块,割量片等停留在任意的高度位置,且不需要锁紧,当滑块上拉到顶端时,钢球落入圆球槽中,滑块便可自由转动,以供选择合适的测量位置。由于有三条相互垂直的测量工位,使测量角度时调整极为方便。被测刀具放在转盘上工作位置,可随转盘回转并在底座上纵横向平移以使被测刀具表面或刀刃与测量片接触. 2、被测刀具:90°偏刀,大刃倾角车刀〈k r=75°〉、 45°弯头车刀、切断刀各一把。 车刀量角台使用注意事项: 1、滑块只有上拉到顶端时才可转位,否则钢球将会拉损立柱表面。 2、测量角度时要谨慎,爱护仪器,防止测量板刃口与工作台或车刀撞击碰伤刃口而影响测量精度。 三、实验步骤 1、根据所测车刀类型,确定车刀的假定运动方向和假定安装条件，指出主、副切削刃。 (l)假定运动条件: a 、不考虑进给运动的影响:f=0 b 、假定主运动方向:以切削刃上选定点,位于工件中心高上时的主运动方向,作为假定主运动方向（刀尖处的切削速度方向）。 c、假定进给运动方向:以切削刃选定点的进给运动方向作为假定进给运动方向,假定进给运动方向平行于车刀刀杆底面,垂直于刀杆轴线(车外园)。 (2)假定安装条件:刀尖与工件中心等高,刀杆轴线垂直于工件轴心线。 车刀刀杆底面垂直于假定主运动方向，车刀刀杆轴线与进给方向垂直。 2、在量角台上找到参考平面、测量片，熟悉量角台的用法及读数。预习车刀各参考系平面及车刀标注角度(刃磨,测量角度)的定义。 测量片的下刃口可测量γ。、γn、γf、γp、λs等角度 测量片的测刃口可测量α。、α'。、αn、αf 、αp等角度。 大、小转盘上可测出Kr、 k r， 刻度板上的每一小格表示"1"度。 3、测量内容: (l)分别测出90°偏刀、大刃倾角车刀(k r=75°)、45°弯头车刀的六个标注角度,填入实验报告表1一l。 (2)测出45°弯头车刀、大刃倾角车刀的γn、γf、γp填入表1一2。写出计算式,并计算结果。 测量车刀角度时按Kr-λs-α。-γ。-γn -γf-γp的次序进行，这样方便迅速,其次则
刀具课程设计说明书 机械1204 孙洪蕾 A08121051
目录 一.题目要求 ..................................................................... - 1 - 二.刀具设计 ..................................................................... - 1 - 2.1选择切削用量 ......................................................... - 1 -2.2选择刀片夹紧结构 ................................................. - 1 -2.3选择刀片材料 ......................................................... - 2 -2.4选择车刀合理几何参数......................................... - 2 -2.5确定刀片型号及基本尺寸..................................... - 2 -2.6选择硬质合金刀垫型号及尺寸............................. - 4 -2.7计算刀槽角度 ......................................................... - 4 -2.8计算铣制刀槽时所需的角度................................. - 6 -2.9选择刀杆材料和尺寸............................................. - 7 -2.10选择偏心销及其相关尺寸................................... - 8 -
第二部分 45度可转位车刀 工件材料ZL102，使用CA6140车床，经过粗车，半精车，精车三道工序。 1,选择夹紧结构 偏心夹紧式 2,刀片材料 被加工材料为铝合金，包括粗加工，半精加工，精加工工序，选刀片材料为YG6。 3,初选车刀的合理角度 主要角度：前角=15°后角=5°主偏角=45°刃倾角 =-6° 后角的实际数值和副后角副偏角在计算刀槽角度时经校验后确定。4,切削用量 粗车时 vc=185m/min f=0.5mm/r ap=4.62mm 半精车 vc=245m/min f=0.3mm/r ap=0.5mm 精车 vc=300m/min f=0.15mm/r ap=0.15mm 5,刀片型号和尺寸 1.有中心孔
2. 正方形刀片K r =45° 3. 精度等级U 级 4. 刀片长度L a p=4.62mm K r =45° λs =-6° L se = s r p k a cos sin =6.612 L>=1.5 L se =1.5x6.612=9.918 5. 刀片厚度s ，通过查诺模图得s>=4.8 6. 刀尖圆弧角r a =1.2mm 7. 刀片断屑槽的形式和尺寸 A 型断屑槽 确定选用刀片的型号：SNUM15061-A4 L=d=15.875mm S=6.35mm d 1=6.35mm m=2.790mm 刀片刀尖角εb =90° 刀片刃倾角λs b =0° 断屑槽宽=4mm 取法前角γnb =20° 6,硬质合金刀垫的型号和尺寸 S15B ：长度L=14.88mm S=4.76mm d 1=7.6mm 材料YG8 7,刀槽角度
金属切削原理与刀具 学校： 班级： 姓名： 学号：指导老师: 2011 年月日
目录： 一、车刀种类（测绘车刀属于哪种车刀）.......... 二、车刀组成.................................. 三、正交平面参考系............................ （一）..................................... 、基面 （二）..................................... 、切削平面 （三）..................................... 、正交平面 四、正交平面参考系，车刀标注角度的测绘........ （一）..................................... 、前角测绘 （二）..................................... 、后角测绘 （三）..................................... 、主偏角测绘 （四）..................................... 、刃倾角测绘 （五）..................................... 、副偏角测绘 （六）..................................... 、副后角测绘
五、车刀示意图................................ 六、结论......................................
第1部分刀具部分 设计题目: 工件材料GCr15，使用机床CA6140，加工后dm=30,Ra=3.2,需粗，半精车完成，加工余量自定，设计装S刀片45°偏头外圆车刀。 设计步骤： 1.1选择刀片夹固结构 考虑到加工是在CA6140普通机床上进行，属于连续切削，参照典型车刀夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。 1.2选择刀片材料 由原始条件结构给定：被加工工件材料为GCr15，连续切削，完成粗车、半精车两道工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YG6X。 1.3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 (1)前角=14°，(2)后角=6°,(3)主偏角=45°，(4)刃倾角=-6° 的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。 后角 1.4选择切削用量 根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为： =3 mm，进给量f=0.6mm/r，切削速度v=110m/min 粗车时：切削深度a p 半精车时a =1 mm，f=0.3mm/r,v=130mm/min p 1.5选择刀片型号和尺寸
1.5.1选择刀片有无中心固定孔 由于刀片夹固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。 1.5.2选择刀片形状 按选定的主偏角=45°，选用正方形刀片。 1.5.3选择刀片精度等级 选用U 级 1.5.4选择刀片边长内切圆直径d （或刀片边长L ） 根据已选定的p a ,k r s λ，可求出刀刃的实际参加工作长度se L 。为； L se = s r p k a λcos sin =4.267mm L>1.5L se = s r p k a λcos sin =6.401mm 因为是菱形，L>d>6.401 1.5.5选择刀片厚度S 根据a p ,f ，利用诺模图，得S ≥4.8 1.5.6选择刀尖圆半径r ε 根据a p ,f, 利用诺模图，得连续切削r ε=1.2 1.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸 根据条件，选择A 型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。
《金属切削原理与刀具》课程设计 （1） 刀 具 的 选 择 组别第七组 姓名姚飞学号110101429 姓名高亚学号110101306 姓名季学元学号110101414 姓名徐成学号110101334 姓名郭斌学号110101307 姓名学号
题目：用P10（YT15）车刀粗车（精车）40Cr齿轮锻坯，加工工艺系统刚性为中等，试选择刀具几何参数和切削用量。 内容： 1、画出毛坯图 2、确定加工表面 3、材料的切削加工性能分析 4、确定刀具的几何参数并画图：几何角度、刃形、刀尖形状、刀 面型式、断屑槽、刀杆形状和尺寸 5、切削用量的选择（注：切削速度进行计算） 6、切削液的选择 7、机床的选择及功率校核 8、切削效果评估
目录 题目 (2) 第一章毛坯图 (4) 第二章材料的切削加工性能分析 (5) 第三章确定加工表面 (6) 第四章确定刀具的几何参数并画图 (7) 第五章切削用量的选择 (17) 第六章切削液的选择 (20) 第七章机床的选择及功率校核 (21) 第八章切削效果评估 (23)
第一章毛坯图 40Cr齿轮锻坯
第二章材料的切削加工性能分析 1. 锻坯的材料分析 （1）材料为40Cr合金结构钢、 （2）40cr钢材化学成分和力学性能 成分：碳0.37—0.45%，硅0.17—0.37%，锰0.5—0.8，铬0.8～1.1% 退火硬度：小于207HBS : 正火硬度：小于250HBS 调质处理：试样直径：25mm，850度淬火加热油淬，520度回火后：抗拉1000兆帕，屈服800兆帕，延伸9％，断面收缩45％，冲击韧性588.3千焦/平方米。 2. 加工性能分析 40Cr有一定的韧性,切削时易缠刀和工件,不易断屑,在普通车床上加工采用YT15,粗加工时,刀具刃磨时前角不宜过大,适当留一些平刃(0.5mm-0.8mm),采用低速大进给量切削加工 .
端面车刀及外圆车刀(45度车刀，90度车刀)的车削方法和图片2007-06-25 09:39
一、车端面 常用的端面车刀（弯头刀如图2 和偏刀如图1）和车端面的方法，如金工实习教材第160页所示。 对于既车外圆又车端面的场合，常使用弯头车刀和偏刀来车削端面。弯头车刀是用主切削刃担任切削，适用于车削较大的端面。偏刀从外向里车削端面，是用车外圆时的副切削刃担任切削，副切削刃的前角较小，切削不够轻里向外车削端面，便没有这个缺点，不过工件必须有孔才行。 常用端面车削时的几种情况如图6-15所示。
图6-15 车端面的常用车刀 车端面时应注意以下几点： 1）车刀的刀尖应对准工件中心，以免车出的端面中心留有凸台。 2）偏刀车端面，当背吃刀量较大时，容易扎刀。背吃刀量a p的选择：粗车时a p=0.2mm～1mm，精车时a p＝0．05 mm～0.2mm。 3）端面的直径从外到中心是变化的，切削速度也在改变，在计算切削速度时必须按端面的最大直径计算。 4）车直径较大的端面，若出现凹心或凸肚时，应检查车刀和方刀架，以及大拖板是否锁紧。为使车刀准确地横向进给，应将大溜板紧固在床身上，用小刀架调整切削深度。 5）端面质量要求较高时，最后一刀应由中心向外切削。 车端面的质量分析： 1）端面不平，产生凸凹现象或端面中心留“小头”；原因时车刀刃磨或安装不正确，刀尖没有对准工件中心，迟到深度过大，车床有间隙拖板移动造成。 2）表面粗糙度差。原因是车刀不锋利，手动走刀摇动不均匀或太快，自动走刀切削用量选择不当 一、车外圆 1．安装工件和校正工件 安装工件的方法主要有用三爪自定心卡盘或者四爪卡盘、心轴等(详见6.8车床附件的使用)。校正工件的方法有划针或者百分表校正(详见6.8车床附件的使用中图8