刀具的计算机辅助设计
计算机辅助设计是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信信息存储和制图等工作。
在设计工作中通常需要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，决定和选取最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；有计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行图形的编程、放大、缩小、平移和旋转以及极其复杂的操作等有关的图形数据加工工作。
CAD软件的合理引用能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。
关键字：刀具夹具切削铣削车削机床测量
运用不等齿距端铣刀的减振理论，开发了不等齿距端铣刀计算机辅助设计软件。
一、引言
绘图模块不等齿距铣刀设计是一项专业性很强的工作，传统设计中过多地依赖于设计者的素质和经验，重复计算多，设计周期长，而采用计算机辅助设计，只需输入少量必要的原始参数及结构要求，系统就会在很短时间内，自动生成刀具的生产设计图。
二、计算程序设计
为了充分利用各种编程语言的优势，进行了混合编程。如在不等齿距端铣刀优化设计部分，利用可编译的、长于数字运算的C语言编程，接口程序则由Auto CAD开发工具之一的命令组文件写成；而在进行端铣刀参数化绘图时，利用Auto CAD内嵌的AutoLISP语言编写等，最后，将它们有效地连接与结合，就形成了具有友好界面、计算处理迅速的软件包，其
结构流程如图1所示。
图1 不等齿距端铣刀CAD结构流程图
通过理论分析和试验结果表明，不等齿距端铣刀除具有较明显的减振降噪功能外，它的最大优点是结构简单，便于制造，在保持传统端铣刀结构基本不变的前提下，仅须将端铣刀刀齿的分配规律加以调整，便于工具厂在原有的生产条件下尽快地适应新型刀具，并要在全面分析动态端面铣削的基础上，建立符合实际的铣削刀模型，且可根据一定的设计准则，采用优化设计的方法，获得较理想的刀齿分配规律。
设计时不等齿距端铣刀的数学模型以两笔者所著《新型减振端铣刀的研究》为理论依据，整个计算程序由C语言编制而成，整个设计计算程序由三个模块组成：
（一）不等齿距端铣刀齿间角优化设计模块；
（二）绘制端铣刀铣削力频谱图模块；
（三）端铣刀切削角度转换模块。通过三个模块计算，系统将计算结果写成文本文件存入磁盘，然后根据流程进入Auto CAD系统，其设计计算流程如图2所示。
图2 端铣刀齿间角优化设计流程图
三、数据库的建立
根据文献设计端铣刀时，除输入必要的基本参数外，随着计算的进行，还要根据需要随时从各种图表中查找表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、配合公差等相关数据以及空刀槽、容屑槽等结构数据，在程序中这些数据被写成数据文件，以供计算机随时读取。
四、接口程序设计
端铣刀设计计算完成以后，将计算结果存入数据文件，其计算程序结束后，进入绘图程序，即启动Auto CAD进入绘图状态。由于C语言与Auto CAD分属不同系统，因此，如何将二者联系在一起是本软件的关键技术之一。
我们利用AutoCAD提供的命令组文件写成的接口程序，成功地解决了从设计程序到绘图程序的过渡衔接，程序清单如下：
上述的命令组文件由DOS的批处理文件调用，其格式为：
ACAD X<命令组文件名>
这样，系统就顺利进入AutoCAD,并可直接运行绘图程序。
五、参数化绘图的实现
本系统参数化绘图程序由Auto CAD系统内嵌的AutoLISP语言编制而成，AutoLISP
语言为用户提供了一个COMMAND函数，通过COMMAND函数完成了AutoLISP与Auto C AD的接口，这是实现在AutoLISP程序中调用Auto CAD命令进行绘图的唯一途径。
AutoLISP程序读出存有不等齿距端铣刀设计计算结果的文本文件中的数据，经过必要的处理，然后由COMMAND函数调用LINE、PLINE、CIRCLE、ARC等命令，绘制端铣刀实体图形和尺寸线及图幅边框线；通过调用TEXT命令标注尺寸文本、技术要求及图面上所有的文字等，最后借助AutoLISP语言的其它一些功能最终完善图形编辑，形成完整的不等齿距端铣刀设计图，其主要过程如图3所示。
图3 不等齿距端铣刀图形编辑流程图
不等齿距端铣刀的实体图形生成以后，系统停留在Auto CAD的COMMAND命令状态下，此时可以存盘，也可以将图形传送给绘图机，绘制生成不等齿距端铣刀工作图。
六、结束语
本系统在386以上微型机上运行通过，支持软件为DOS6.22、TURBOC2.0及Auto CA D11.0等，本软件能在微机上实现f80mm～f500mm等9类不等齿距端铣刀的计算机辅助设计，刀具的设计从输入原始参数到在屏幕上显示完整的设计图只需3～4分钟，比传统的人工设计快几百倍，大大缩短了设计周期，提高了不等齿距端铣刀的设计精度，降低了端铣刀的设计成本，为增强产品的市场竞争力提供了强有力的设计工具，经济效益非常显著。
四、铣刀的设计 （一）齿形的设计计算 1.前角为零时，工件法剖面截形就是铣刀的齿形。 2.前脚大于零时 铣刀有了前角以后，其刀齿在径向截面的齿形和前刀面上的齿形，就与工件法剖面的截形不同了。设γf为铣刀外圆处的纵向前角，当γf较大时，铣刀径向截面和前刀面上的齿形需进行修正计算。 下图所示的是工件齿形和铣刀齿形得关系，其中（b）为给定的工件齿形；（c）为铣刀径向截面应具有的齿形，即铲刀应具有的齿形；（d)为铣刀前刀面的齿形，即样板应具有的齿形。 图8 （二）结构参数的选择及计算 1.铣刀齿形高度h 设被切工件成形部分高度为hw，则成形铣刀齿形高度应为： h＝hw＋（1－2）mm 2.铣刀宽度B 设被切工件阔形宽度为Bw，则铣刀宽度B可取为稍大于B。 3.容屑槽底形式 铲齿成形铣刀容屑槽底形式通常有两种，即平地形式和中间有凸起或槽底倾
斜的加强形式。在铲削深度较小和刀齿强度足够的情况下，应采用平底形式。在铣削深度较大时，宜采用加强形式。 4.铣刀的孔径d 铣刀的孔径d应根据铣削宽度和工作条件选取，可以按刚度，强度条件计算，也可根据生产经验选取。 5.铣刀的外径do 对于平底形式的容屑槽，铣刀外径可按下面公式计算：do＝d+2m＋2H 式中：d－铣刀孔径 m－壁厚，一般取（0.3－0.5）d H－全齿高 由于全齿高的计算又需依据外径do，因此，用上式直接计算铣刀外径是困难的，我国一些工厂采用下式估算铣刀外径： do＝（2－2.2）d＋2.2h＋（2－6） 根据上面公式的计算结果再取外径的推荐值。 6.铣刀的圆周齿数Zk 铲齿成形铣刀的圆周齿数Zk可按下式计算 Zk＝Πdo/S 式中S为铣刀的圆周齿距，粗加工时，可取S＝（1.8－2.4）H 精加工时，可取S=(1.3-1.8)H，式中H为容屑槽的高度。 但是在设计成形铣刀时，直接按公式计算圆周齿数是困难的，因为式中H 尚未确定，而确定它时，又要反过来依据铣刀的圆周齿数。因而在设计时，可根据生产经验按铣刀外圆直径的大小预先选定圆周齿数，在设计计算出铣刀的其他结构参数后再反过来校验圆周齿数设计得是否合适。 7.铣刀的后角及铲削量K 设铲齿成形铣刀的顶刃径向后角为αf，一般取αf＝10o－15o。相应的铲削量可按下式计算：K＝tgαfΠdo/Zk，式中do为铣刀外径，Zk为圆周齿数。求出铲削量后，应按附录表40所列的铲床凸轮的升距选取相近的K值。 初步选定径向后角和计算出铲削量以后，需验算刀齿侧刃上一点x的主剖面后角αox，验算应选ψx最小处的x点，验算公式可按下面公式： tgαox＝tgαf sinψx
铣刀种类及其规格
铣刀,是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。 种类 铣刀按用途区分有多种常用的型式。 ①圆柱形铣刀:用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上,按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少,刀齿强度高,容屑空间大,适用于粗加工;细齿铣刀适用于精加工。 ②面铣刀:用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面端面和圆周上均有刀齿也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。 ③立铣刀:用于加工沟槽和台阶面等,刀齿在圆周和端面上,工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时可轴向进给。 ④三面刃铣刀:用于加工各种沟槽和台阶面其两侧面和圆周上均有刀齿。 ⑤角度铣刀:用于铣削成一定角度的沟槽,有单角和双角铣刀两种。 ⑥锯片铣刀:用于加工深槽和切断工件,其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦刀齿两侧有15′~1°的副偏角。此外还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。 铣刀的结构 分为4种。①整体式:刀体和刀齿制成一体。②整体焊齿式:刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材料制成并钎
焊在刀体上。③镶齿式:刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上。这种可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头也可以是焊接刀具材料的刀头。刀头装在刀体上刃磨的铣刀称为体内刃磨式;刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式。④可转位式(见可转位刀具):这种结构已广泛用于面铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等。 直柄立铣刀规格表 直柄立铣刀 规格刃部长度全长规格刃部长度全长 2 7 40 1/8 3/8 2—5/16 3 8 40 3/16 1/2 2—5/16 4 11 43 1/4 5/8 2—7/16 5 12 47 5/1 6 3/4 2—1/2 6 13 5 7 3/ 8 3/4 2—1/2 8 19 63 7/16 1 2—11/16 10 22 72 1/2 1—1/4 3—1/4 12 26 82 9/16 1—3/8 3—3/8 14 26 82 5/8 1—5/8 3—3/4 16 32 90 11/16 1—5/8 3—3/4 18 32 90 7/8 1—7/8 4—1/8 20 38 100 1 2 4—1/2 产品名称产品规格产品材料 锯片铣刀Ф60—Ф200 高速工具钢 切口铣刀Ф40—Ф80 高速工具钢 直齿三面刃铣刀Ф50—Ф130 高速工具钢 齿轮滚刀M1—M10高速工具钢高速工具钢 直柄键槽铣刀规格Ф2—Ф20 锥柄立铣刀规格Ф14—Ф50 椎柄键槽铣刀规格Ф14—Ф50 规格刃部长度全长规格刃部长全长莫氏椎柄号规格刃部长全长莫氏椎柄号 2 4 35 14 26 111 2 14 24 110 2 3 5 35 16 32 117 2 16 28 115 2 4 7 3 5 18 32 117 2 18 32 120 2 5 8 40 20 38 123 2 20 3 6 125 2 6 10 45 22 38 140 3 22 36 125 2 8 14 50 25 45 147 3 24 40 145 3 10 18 60 28 45 147 3 25 40 145 3 12 22 65 30 45 147 3 28 45 150 3 14 24 70 32 53 178 4 32 50 155 3 16 28 75 35 53 178 4 36 55 185 4 18 32 80 36 53 178 4 40 60 190 4 20 36 85 40 63 188 4 45 65 195 4 45 63 188 4 50 65 195 4 50 75 200 4
目录 序言 (2) 一、零件的分析 （一）零件的作用 (2) （二）零件的工艺分析 (2) 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 (3) （二）基面的选择 (3) （三）制定工艺路线 (3) （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5) （五）确定切削用量及基本工时 (5) 三、夹具设计 （一）、加工工艺孔Φ25夹具设计 (12) （二）、粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计 (13) （三）、钻M8螺纹孔夹具设计 (16) 四、机械加工工序卡片（附） (18) 五、CA6140车床杠杆（831009）零件图（附） (18) 六、CA6140车床杠杆（831009）毛坯图（附） (18) 七、夹具装配图与夹具体零件图（附） (18) 八、参考文献 (18)
序 言 机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 一、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给定的零件是CA6140车床的杠杆。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。 （二） 零件的工艺分析 所加工零件立体图如下图所视： 1、主要加工面： （1）、钻Φ0.023 025+孔以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔； （2）、钻Φ0.1012.7+锥孔及铣Φ0.1012.7+锥孔表面； （3）、钻2—M6螺纹孔及其上表面；
铣刀的种类和结构特点 铣刀的种类很多(大部分已经标准化)，其分类方法也很多，下面是几种通常的分类方法和常用的铣刀。 按铣刀切削部分的材料分类：高速钢铣刀、硬质合金铣刀、特殊材料刀具、涂层刀具等。 高速钢铣刀有整体的和镶齿的两种一般形状较复杂的铣刀都是整体高速钢铣刀． 硬质合金铣刀、陶瓷刀具以及超硬材料刀具大多数不是整体的，将硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方式镶装在铣刀刀体上，如硬质合金立铣刀、三面刃铣刀等。 按铣刀的刀齿结合方式分类：整体铣刀、镶齿铣刀及特殊形式铣刀等。 整体铣刀是指铣刀的切削部分，装夹部分及刀体成一整体。这类铣刀可用高速钢整料制成，也可用高速钢制造切削部分，用结构钢制造刀体部分，然而焊接成一整体，直径不大的立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀都采用这种结构． 镶齿铣刀可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，可分为可转位和不转位。 不转位的如高速钢镶齿铣刀的刀体用结构钢，刀齿是高速钢，刀体和刀齿利用尖齿形槽镶嵌在—起。 直径较大的三面刃高速钢铣刀和高速钢套式面铣刀，一般都采用这种结构。
可转位铣刀是用机械夹固的方式把硬质合金刀片或其它刀具材料安装在刀体上，因而保持了刀片的原有性能。 刀刃磨损后，可将刀片转过一个位置继续使用。这种刀具节省了材料，节省了刃磨时间，提高了生产效率。 特殊型式铣刀有复合刀具、可逆攻螺纹刀具等等。 按刀齿齿背的形式分类：（见图1-4-3）尖齿铣刀、铲齿铣刀。 尖齿铣刀的刀齿截面上，齿背是由直线或折线组成，如图1-4-3（b）所示。这类铣刀齿刃锋利，刃磨方便，制造比较容易，生产中常用的二面刃铣刀、圆柱铣刀等都是尖齿铣刀。 铲齿铣刀的刀齿截面上，齿背是阿基米德螺线，齿背必须在铲齿机床上铲出。如图1-4-3（a）所示。这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变。由于铲齿铣刀前角小，因此切削性能差。成形铣刀为了保证刃磨后齿形不变，一般都采用铲齿结构。 图1-4-3 铣刀刀齿的结构形式 (a) 铲齿铣刀的刀背截面(b)尖齿铣刀的刀背截面 按铣刀的安装方式分类：带孔铣刀、带柄铣刀。 带孔铣刀是采用孔安装的铣刀称为带孔铣刀，如三面刃铣刀、圆柱铣刀等。
通用型阶梯式可转位端铣刀设计与制造 摘要：本设计在阶梯切削法原理的基础上，采用径向错移量较大的单组阶梯式铣削方法，进行阶梯式可转位端铣刀的结构设计，并收集大量的资料来证明该刀具的可行性，为促进中小企业顺利推广刀具可转位技术开辟了一条新途径。 关键词：阶梯切削法；刀具可转位技术；径向错移量 Design and manufacture on the Universal Indexable Step Face Milling Cutter Abstract: This design base on the principle of step cutting，adopting the single-group step milling method of a bigger radial shift，going to design the structure of the step indexable face milling cutter，and collecting a large number of materials to prove that is usable，to open a new way for promoting the small or medium-sized enterprises to popularizing the indexable technology of the cutting tool smoothly. Key words:step cutting method indexable technology of the cutting tool radial shift
铲齿成形铣刀设计 一、铲齿成形铣刀的基本类型 铲齿成形铣刀是用于铣削工件成形表面的专用刀具。它的刃形是根据工件廓形设计计算的，它具有较高的生产率，并能保证工件形状和尺寸的互换性，因此得到广泛使用。成形铣刀按齿背形状可分为铲齿与尖齿两种。 1．尖齿成形铣刀：尖齿成形铣刀齿数多，具有合理的后角，因而切削轻快、平稳，加工表面质量好，铣刀寿命高。但尖齿成形铣刀需要专用靠模或在数控工具磨床上来重磨后面、刃磨工艺复杂。因此，刃形简单的成形铣刀一般做成尖齿形。 2．铲齿成形铣刀：齿背由径向铲削形成，使其具有成形刃后角。该刀具沿前刀面重磨后能保证刃形不变，故在生产中一般采用铲齿结构，只有在大批量生产中才采用尖齿结构。本章只讨论铲齿成形铣刀的设计方法。 二、铲齿成形铣刀结构参数的确定 （一）容屑槽底形式 铲齿成形铣刀容屑槽底有两种形式：一种是平底形式，如图3—19所示；另一种是中间凸起的加强形式，如表3—76所示。根据工件廓形最大高度hｗ来选择容屑槽底的形 图3—19铲齿成形铣刀的结构 式，当hｗ较小和刀齿强度足够的情况下，可采用平底形式，否则，应采用加强形式。加强式槽底的形状可根据工件廓形确定。工件廓形为单面倾斜时，用I型或Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅴ型；工件廓形对称时，用Ⅳ型。
（二）齿形高度h和宽度 B 如图3—19所示，成形铣刀齿形高度可取为h＝hｗ＋（1~2）mm 式中hｗ—工件的廓形高度。
铣刀宽度B一般比工件廓形最大宽度Ｂｗ大1～5mm ，并应采用标准系列尺寸。 （三）铣刀的孔径 用铣刀切削时，要求其刀杆直径足够大，以保证在铣削力作用下有足够的强度和刚度。因此，铣刀孔径应按强度或刚度条件计算决定。在一般情况下，可根据铣削宽度和 切削条件选取。表3—77是根据生产经验推荐的数值。 表3—77 成形铣刀内孔直径 （四）铣刀的外径 在保证铣刀孔径足够大和铣刀刀体强度足够的条件下，应选较小的铣刀外径，以减小扭矩和减少高速钢的消耗。 设计铣刀时，可首先用下式估算外径，待确定了铣刀的其他有关参数后，再校验铣刀刀体强度。 ｄ0=（2~2.2）d + 2. 2h+（2~6）mm （3—5—1） 对于加强形式的容屑槽，铣刀外径可小些 ｄ0=（1.6~2）d+2h+（2~6）mm （3—5—2） 表3—78给出了铣刀直径的推荐值，它是按式（3—5—1）与式（3—5—2）计算的，并圆整为5的整数倍。 （五）铣刀的齿数
机械设计制造及其自动化专业 设计说明书 （高速切断刀） 题目: 高速切断刀设计说明书 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：李学健 完成日期：2015年5月 机械工程学院 2015年5月
目录 第1章原始条件 ................................................................................................................ .1 第2章设计计算过程 ........................................................................................................ .1 2.1高速切断刀的设计要点及工作特点............................................... ......... ..1 2.1刀片夹固结构的选择 ....................................................................................... . (2) 2.2选择刀片材料 ................................................................................................... . (2) 2.3选择车刀合理角度 ........................................................................................... . (2) 2.4选择刀片型号和尺寸 ....................................................................................... . (2) 2.5选择硬质合金刀垫型号和尺寸 ....................................................................... . (3) 2.6计算刀槽角度 ................................................................................................... .. (4) 2.7选择刀杆材料和尺寸 ................................................................................................... .4 2.8技术要求 ....................................................................................................................... .4 第3章绘图 ................................................................................................................. . (5) 参考文献 (5)
圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计说明书 目录 1．前言 (2) 2．绪论 (3) 3．圆孔拉刀设计 (4) 4．矩形花键铣刀设计 (14) 5．总结 (18) 6．参考文献 (19)
1.前言 转眼之间大学四年的学习已过去多半，在我们完成本学期学业之前，通过课程设计来检查和考验我们在这半年所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。 我的课程设计课题目是圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。 由于水平有限,设计编写时间也仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正。
2．绪论 金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。 设计内容和要求 完成对矩形花键铣刀、圆孔拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。 刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均符合有关标准和法定计量单位。
一、金属切削刀具课程设计的目的 金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。 二、设计内容和要求 完成矩形花键铣刀、矩形花键拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。 刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。 具体设计要求见附页。 三、拉刀的设计 （一）选定刀具类型和材料的依据 1选择刀具类型： 对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。 采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。
例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度l=B3n3Zi，其中B 为键宽，n为键数，Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。 2正确选择刀具材料： 刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。 拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，根据《刀具课程设计指导书》表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。根据表30，选择W18Cr4V。 （二）刀具结构参数、几何参数的选择和设计 1拉刀的结构 图1 表1
铣刀齿数选择 作者：刘钰信息来源：青岛美华精密工具有限公司 铣刀的选择--要为某项铣削任务选择最合适的铣刀型号要依据以下因素：铣削的种类、待铣削的材料、需要加工的部件个数以及可用的铣削设备类型。起初通常小型整体铣刀比镶嵌刀具的那种便宜；对于长时间的生产，那种镶嵌刀具的类型或许全部成本更低。根据铣削材料的类型或者涉及的产量，镶嵌的硬质合金刀头可用于高速钢，对于其他的则应调整切削刀具的材料。 要根据切割材料和工作材料两方面的因素决定刀面角。一般情况下硬质合金和铸造合金切割工具材料的刀面角要比高速钢材料的小，因为它们边缘的强度较低及较高的抗磨损能力。较软的工作材料比较硬的材料允许较大的径向刀面角；较薄的刀具允许0或者几乎是0的轴向刀面角；而较宽的刀具在以较大的轴向刀面角工作时更平稳。 对于硬性或刚性材料切削刃退刀槽或间隙角通常为3-6度，普通材料为4-7度，对于易加工的材料为6-12度。 如同下段所述，铣刀的齿数也应考虑进去。 铣刀的齿数--为获得最佳的性能，没有一个确定铣刀齿数的通用规定。然而，在做出选择时有两个因素应考虑进去：（1）齿数不能太多，如果太多在齿牙到切削点之间排屑槽的空间就会被减小，这样不利于铣屑的排出。（2）排屑槽必须很平滑，不能具有尖角，否则会阻塞排屑槽。 在铣削韧性材料的时候会产生连续的或者卷曲的铣削屑，这样最好选用具有较大排屑槽的刀具。这样的粗齿铣刀比细齿铣刀更容易允许铣削屑的排出，而且可以帮助消除刀具的“咯咯作响声”。对于较薄材料的铣削，细齿铣刀可以减小刀具和工件的振动以及刀齿对工件的“跨骑”及插入趋势。对于纵切铜和其他较软的有色金属材料，要么是倒角的齿，要么是平齿，以V形齿为最好。 作为一种一般的规则，为得到满意的性能，铣削刀具的齿比一次铣削所用齿的不应该多于2个。根据这个规则，推荐使用下列公式： 对于端面铣刀，(1)T=6.3D/W 对于外周铣刀，(2)12.6DcosA T=—————=10teeth,approximately D+4D 这里T=刀具中齿的个数；D=刀具直径（单位为英寸）；W=铣削的宽度（英寸）；
硬质合金可转位外圆车刀 设计说明书 机械设计制造及其自动化 [原始条件] 加工一批尺寸如图所示的零件，工件材料为45号钢, D=78mm，d=56mm，L=300mm，l=120,B=1.6。需分粗车、半精车两道工序完成其外圆车削，单边总余量为4mm，使用机床为CA6140普通车床。
试设计一把硬质合金可转位外圆车刀。 [设计步骤] ⑴ 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，参照表典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。 ⑵ 选择刀片材料。由原始条件给定：被加工工件材料为45号钢（正火），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YT15。 ⑶ 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 140=γ；②后角 70=α；③主偏角?=90r κ；④刃倾角 5-=s λ。 后角0α的实际数值以及副后角0 α'和副偏角r κ'在计算刀槽角度时，经校验后确定。 ⑷ 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：背吃刀量mm a p 7=，进给量r mm f 6.0=，切削速度c v 如下得出： 242=v c 15.0=v x 35.0=v y 2.0=m 866.0735 .0637 .0== mv k 9.0=sv k 1=tv k 81.0=v r k κ 63.0=???=v tv sv mv v r k k k k k κ min 60=T min 04.6063.06 .0760242 135 .015.02.0m k f a T c v v y x p m v c v v =???= ???= min /64.612m k f a T c Vc v y x p m v v v =???=
铣刀的基本知识 第一节 铣刀材料的种类及牌号 1.铣刀切削部分材料的基本要求： 1）高硬度和耐磨性：在常温下，切削部分材料必须具备足够的硬度才能切入工件；具 有高的耐磨性，刀具才不磨损，延长使用寿命。 2）好的耐热性：刀具在切削过程中会产生大量的热量，尤其是在切削速度较高时，温度会很高，因此，刀具材料应具备好的耐热性，既在高温下仍能保持较高的硬度，有能继续 进行切削的性能，这种具有高温硬度的性质，又称为热硬性或红硬性。3）高的强度和好的韧性：在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具材料要 具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀会受到冲击和振动，因此， 铣刀材料还应具 备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。 2、铣刀常用材料： （1）高速工具钢（简称高速钢，锋钢等），分通用和特殊用途高速钢两种。其具有以下特点： a.合金元素钨、铬、钼、钒的含量较高，淬火硬度可达HRC62—70。在6000C高温下，仍能保持较高的硬度。
b、刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度一般的刀具，对于钢性较差的机床，采用高速钢铣刀，仍能顺利切削。 c、工艺性能好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状较复杂的刀具。 d、与硬质合金材料相比，仍有硬度较低，红硬性和耐磨性较差等缺点。 （2）硬质合金：是金属碳化物、碳化钨、碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉未冶金工艺制造而成的。其主要特点如下： 能耐高温，在800—10000C 左右仍能保持良好的切削性能，切削时可选用比高速钢高4—8倍的切削速度。常温硬度高，耐磨性好。抗弯强度低，冲击韧性差，刀刃不易磨的很锋利。常用的硬质合金一般可以为三大类 ①钨钴类硬质合金（YG）常用牌号YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。因此，该合金适用于切削铸铁及有色金属，还可用来切削冲击性大的毛坯和经淬火的钢件和不锈钢件。 ②钛钴类硬质合金(YT) 常用牌号有YT5、YT15、YT30，数字表示碳化钛的百分率。硬质合金含碳化钛以后，能提高钢的粘结温度，减小磨擦系数，并能使硬度和耐磨性略有提高，但降低了抗弯强度和韧性，使性质变脆，因此，该类合金适应切削钢类零件。 ③通用硬质合金在上述两种硬质合金中加入适量的稀有金属碳化物，如碳化钽和碳化铌等，使其晶粒细化，提高其常温硬度和高温硬度、
可转位车刀课程设计说明书 课题名称: 可转位车刀设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械120 姓名： 学号： A071201
要求 工件材料35钢、GPa b /σ0.52、HB143-178、D70±0.1mm 、L250mm 、热处理状态正火处理 1.选择刀片夹固结构 工件的直径D 为70mm ，工件长度L=250mm 。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《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。 2.选择刀片结构材料 由原始给定条件：被加工工件材料为35钢，正火处理，按照硬质合金的选择原则，选取刀片材料为YT15。 3.刀具合理几何参数的选择和切削用量的选择 3.1刀具合理集合参数的选择 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0γ：根据《刀具课程设计指导书》图2.5，工件材料为35钢(正火)，半精车，因此前角可选0γ=15°； 2．后角0?：根据《刀具课程设计指导书》图2.5，工件材料为35钢(正火)，半精车，因此后角可选0?=5°； 3．主偏角γκ：主偏角γκ=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=-6°； 5．后角0?：后角0?的实际数值及副刃后角'0?和副偏角'γκ在计算刀槽角度时经校验确定。 3.2切削用量的选择 根据《刀具课程设计指导书》附录II ：粗车时，背吃刀量p a =3mm ，进给量
振 动 与 冲 击 第18卷第3期JOU RNAL OF VIBRAT ION AND SHOCK Vol.18No.31999 不等齿距端铣刀的减振机理 李 辉 刘风利 王战中 (石家庄铁道学院 050043) (河北理工学院 063009) (石家庄铁道学院 050043) 摘 要 本文根据切削理论及端铣过程的几何关系,提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型,对不等齿距端铣刀的实质进行了分析,论述了不等齿距端铣刀的减振机理。 关键词:端铣刀,减振,不等齿距,铣削力 中图分类号:T H161.6 0 引 言 具有较高金属切除率的端面铣削,已经成为应用最广泛的高效率平面加工方法之一。但采用传统的端铣刀进行铣削加工,经常产生振动,它不但降低工件的表面加工质量,而且影响刀具和机床的使用寿命。随着金属切削加工向高速、高精度方向的发展,对铣削加工时的减振性提出了更高的要求。因此,有必要对端面铣削的动态特性及其减振机理进行深入的研究。 1 端铣动态铣削力模型的建立 1.1 单齿铣削力模型的建立 图1为具有单齿的端铣刀加工时的原理图,其切向切削力P t可由下式确定: P t=C?(a p/sin V r)?(a f?sin V r?sin U)K(1)式中:a p——切削深度(mm); V r——铣刀主偏角(deg); 图1 端面铣削的切削分力 收稿日期:1997-10-01 修改稿收到日期:1998-08-20 第一作者 李辉 男,硕士,讲师,1968年生。
a f ——每齿进给量(mm /齿);U ——刀尖接触点的方向角(deg); C 、K ——系数与指数,与被切削加工材料有关,可通过实验确定。 根据坐标转换关系式,在图1所示直角坐标系统中,各铣削分力可表示为: P x P y P z = -co s U sin U 0 -sin U -cos U 00 1 ?P r P t P z =-G sin V r cos U sin U 0-G sin V r sin U -cos U 00 G cos V r ?P t (2) 式中: G 与具体切削条件有关,随刀具切削角度、刀具锋利程度、进给量不同而改变。G 值一般在0.3 ～0.1之间。 1.2 多齿铣削力模型的建立 图 2 为了得出通用性较强的多齿铣削力模型,设端铣刀具有不等齿距,多齿铣削力模型是通过单齿铣削力叠加而获得的。 采用不等齿距端铣刀加工时,其工作原理如图2所示。设端铣刀齿数为Z ,图中各刀齿的位置以H 0～H z -1表示,其中H 0=0°。 为了便于分析问题,取铣刀的转角B 为主要变量,B 是时间t 的函数,即: B =2P n 0t /60 (rad)(3) 式中:n 0——铣刀转速(r /min ); t ——时间(s)。 取t =0时,U =0,且令此时铣刀刀齿的位置为H 0,根据铣削力叠加原理,多齿端铣刀的铣削力可表示为: P t (i ,B )= C ?(a p /sin V r )?[q i ?a f a v ?sin V r ?sin U i (B )] K 当(2P m +U 0+H i )矩形花键拉刀课程设计说明书
目录 1、前言 (1) 2、绪论 (1) 2.1刀具的发展 (1) 2.2本课题研究的目的 (2) 3、矩形花键拉刀的设计 (3) 3.1设计要求 (3) 3.2设计步骤 (3) 3.2.1 花键孔尺寸 (3) 3.2.2 切削几何参数选择 (3) 3.2.3 齿升量的选择 (3) 3.2.4 确定校准齿直径 (4) 3.2.5 倒角齿参数计算 (4) 3.2.6 确定拉削余量A (5) 3.2.7确定齿距p及同时工作齿数 (5) 3.2.8 容削槽的设计 (5) 3.2.9 花键齿截型设计 (6) 3.2.10 粗算切削齿齿数 (7) 3.2.11计算切削齿部分长度 (9) 3.2.12 拉刀尺寸设计 (9) 3.2.13 拉刀强度及拉床拉力校验 (12) 3.3 确定圆孔拉刀的技术条件 (12) 4、小结 (13)
5、致谢 (13) 6、参考文献 (13)
1、前言 通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。 随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性。 拉刀种类繁多，它可加工各种形状通孔，直槽，螺旋槽和直线或曲线的外表面。它是一种高生产率刀具，它切削速度低，耐用度高，寿命高。拉刀是多刃切削刀具，切削力较大但机床结构简单，成本高，只适用于大批量生产。 铣刀是一种应用非常广泛的切削加工方法，不仅可以加工平面、沟槽、台阶，还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。铣刀又是一种多齿刃多回转刀具，铣削速度较高且无空行程，故加工生产效率较高，已加工表面粗糙度较小。他的种类繁多。 我的课程设计课题是矩形花键拉刀,矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如金属切削原理及刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补。使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。 由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至 2、绪论 2.1刀具的发展 随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具. 目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩
课程设计说明书 题目机电一体化技术与系统课程设计 --数控加工中心刀具换刀系统的设计 系别 专业 班级 姓名 设计时间 指导教师 xxxx年xx月xx日 xx学院
目录 一、课程设计任务 (3) 二、课程设计要求 (4) 三、课程设计参数设置 (4) 四、课程设计过程 (4) 第一节 P L C基本介绍 (4) 1.1P L C介绍 (4) 1.2P L C的组成 (5) 第二节阐述P L C的工作原理 (6) 2.1P L C的工作原理 (7) 2.2P L C的选型依据 (8) 第三节列出I/O配置表 (10) 3.1I/O配置(表) (10) 第四节刀盘取刀示意图 (11) 4.1机械手与调取刀具示意图 (11) 第五节本系统梯形图及指令表 (12) 5.1功能图 (12) 5.2 梯形图 (13) 5.3 指令表 (14) 第六节本系统的开发环境 (18) 6.1本系统的开发环境 (18) 第七节本系统的改进 (19) 第八节总结 (20) 参考文献 (20)
五、指导教师评价 (21) 前言 加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制，是决定加工质量的重要因素。 加工中心时高效、高精度数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工，同时还备有刀具库，并且有自动化换刀功能。加工中心所具有是这些丰富的功能，决定了加工中心程序编制的复杂性。 加工中心能是实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环，刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。 加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在与加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具。可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。
每齿进给量的推荐表（毫米/齿） 工件材料硬度（HB）硬质合金高速钢 端铣刀三面刃铣刀圆柱铣刀立铣刀端铣刀三面刃铣刀 ~150 150~2000.2~0.4 0.20~0.35 0.15~0.30 0.12~0.25 0.12~0.2 0.12~0.2 0.04~0.20 0.03~0.18 0.15~0.30 0.15~0.30 0.12~0.20 0.10~0.15 120~180 180~220 220~3000.15~0.5 0.15~0.4 0.12~0.25 0.15~0.3 0.12~0.25 0.07~0.20 0.12~0.2 0.12~0.2 0.07~0.15 0.05~0.20 0.04~0.20 0.03~0.15 0.15~0.30 0.15~0.25 0.1~0.2 0.12~0.2 0.07~0.15 0.05~0.12 150~180 180~220 220~3000.2~0.5 0.2~0.4 0.15~0.3 0.12~0.3 0.12~0.25 0.10~0.20 0.2~0.3 0.15~0.25 0.1~0.2 0.07~0.18 0.05~0.15 0.03~0.10 0.2~0.35 0.15~0.3 0.10~0.15 0.15~0.25 0.12~0.20 0.07~0.12 110~160 160~200 200~240 240~2800.2~0.50.1~0.300.2~0.350.08~0.200.2~0.40.15~0.25 0.2~0.40.1~0.250.2~0.30.07~0.200.2~0.350.15~0.20 0.15~0.30.1~0.200.1~0.250.05~0.150.15~0.300.12~0.20 0.1~0.30.1~0.150.1~0.20.02~0.080.1~0.200.07~0.12 125~170 170~220 220~280 280~3200.15~0.50.12~0.30.12~0.20.05~0.20.15~0.30.12~0.20 0.15~0.40.12~0.250.1~0.20.05~0.10.15~0.250.07~0.15 0.10~0.30.08~0.200.07~0.120.03~0.080.12~0.200.07~0.12 0.08~0.20.05~0.150.05~0.10.025~0.050.07~0.120.05~0.10 170~220 220~280 280~3200.125~0.40.12~0.300.12~0.20.12~0.20.15~0.250.07~0.15 0.10~0.30.08~0.200.07~0.150.07~0.150.12~0.20.07~0.12 0.08~0.20.05~0.150.05~0.120.05~0.120.07~0.120.05~0.10 320~3800.06~0.150.05~0.120.05~0.100.05~0.100.05~0.100.05~0.10 退火状态0.15~0.50.12~0.30.07~0.150.05~0.10.12~0.20.07~0.15 0.12~0.250.08~0.150.05~0.100.03~0.080.07~0.120.05~0.10