可转位车刀设计

硬质合金可转位车刀设计文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]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：①前角γo= 15°；②后角?o= 5°；③主偏角k r = 90°；④刃倾角λs= -6°。

后角?o的实际数值以及副后角??o和副偏角k?rg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：①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。

②选择刀片形状。

按选定的主偏角k r = 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。

③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。

④选择刀片内切圆直径d（或刀片边长L）。

根据已确定的ap=3mm，k r = 90°和λs= 0°，将a p、k r和λs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L se =srpkaλcossin=︒-︒6cos90sin3=3.0mm则所选用的刀片边长L应为L＞1.5 Lse=1.5×3.016=4.50mm因为是正三角形刀片，L=√3d d=2.60mm⑤选择刀片厚度s。

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设计说明书一、选择刀片夹固结构工件的直径D 为 50mm,工件长度L=360mm.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.二、选择刀片结构材料加工工件材料为45号钢,正火处理,连续切屑,且加工工序为粗车,半精车了两道工序.由于加工材料为钢料,因此刀片材料可以采用YT 系列,YT15宜粗加工,YT30宜精加工,本题要求达到半精加工,因此材料选择YT30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:① 前角0γ: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0γ=20,② 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∂=6③ 主偏角γκ:根据题目要求,主偏角γκ=75④ 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'γκ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 =3mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度v=110m/min 半精车时, 背吃刀量p a =1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/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γκ=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 =3mm, 主偏角γκ=75,刃倾角s λ=-5,将p a ,γκ,s λ代入下式可得刀刃的实际参加工作长L se 为 L se =scos sin λκγρ∂=cos(-5)75sin 3=3.118mm令刀片的刃口长度(即便长)L>1.5 L se =4.677mm,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 =3mm,进给量f=0.6mm/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 =3mm,进给量f=0.6mm/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 =1.2mm⑦ 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=14.88mm;s=6.35mm;d 1=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=25六、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 1=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 =γκ=75 ② 刀槽刃倾角sg λsg λ=s λ=-5③ 刀槽前角og r 将0γ=20, bn γ=25, s λ=-5代入下式tan og γ=snb sbn 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 0.车刀后角a 0的验算公式为: tan a 0=sog 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 λγ2cos tan将og γ=-5,s λ=-5代入上式得a 0=5.05前面所选后角a 0=6,与验算值有差距,故车刀后角a 0应选a 0=5才能与验算角度接近而刀杆后角a og ≈a 0=5 ⑤ 刀槽副偏角 k 'rg =k 'r =180-γκ=r ε k rg =γκ,rg ε=r ε 因此k 'rg =180-γκ-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 'r =180-75-90.4=14.6 取k 'rg =14.6 ⑥ 验算车刀副后角a '0 车刀副后角的验算公式为: tan a '0=''''''cos tan tan 1cos tan tan sgognbogog nb a a λγλγ+-当a nb =0时, tan a '0= -'2'cos tan sg og λγ而tan 'og γ=os γtan sin rg ε+tan'sg λsin rg εtan 'og λ=os γtan sin rg ε+tan'sg λsin 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 ＝＞ 'ogγ=-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 '0= -)97.4(cos )97.4tan(2-- ＝＞ a '0=4.93可以满足切削要求 刀槽副后角a 'og ≈a '0,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: 0γ=20, 0∂=6, γκ=75, k 'r =14.6,s λ=-5, a '0=4.93 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 λγ22tan tan + ＝＞ gg γ=-7.05 将og γ=-5 , sg λ=s λ=-5代入下式得:tan gg τ=sgog λλtan tan ＝＞ gg τ=45② 计算刀槽切深剖面前角pg γ和进给剖面前角fgγ将og γ=-5 , sg λ=-5, k rg =75代入下式tan pg γ=os γtan sin rg ε+tan 'sg λsin rg ε ＝＞ pg γ=-6.12tan fg γ=os γtan sin rg ε+tan'sg λsin 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.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 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160mm.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 c 和偏心量偏心销直径可用下式: d c =d 1-(0.2~0.4mm) 故可取d c =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=M6③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 1=6mm, d=15.875mm d c =6mm, e=0.4mm 取β=30,代入下式m=30sin 75.02875.15+=8.31mm n=30cos 75.02875.15-=8.59mm 十一、绘制车刀结构简图偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图参考文献[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。

一、实训背景随着我国制造业的快速发展，数控机床的应用日益广泛，可转位车刀作为数控机床加工中的关键工具，其设计质量直接影响到加工效率和产品质量。

为了提高可转位车刀的设计水平，本实训报告针对可转位车刀的设计过程进行了详细阐述。

二、实训目的1. 掌握可转位车刀的设计原理和方法；2. 熟悉可转位车刀几何参数的确定；3. 提高设计可转位车刀的能力；4. 培养团队合作和实际操作能力。

三、实训内容1. 可转位车刀概述可转位车刀是一种刀片可快速更换的刀具，具有结构简单、更换方便、使用寿命长、加工精度高等优点。

可转位车刀主要包括刀片、刀杆和夹紧装置三部分。

2. 可转位车刀几何参数的确定（1）前角（γo）：前角是刀具主切削刃与切削平面的夹角。

合理的前角可以使刀具更容易切入工件，提高切削效率。

通常情况下，前角取值范围为-5°至-20°。

（2）后角（αo）：后角是刀具主切削刃与后刀面的夹角。

适当的后角可以降低切削力，提高刀具耐用度。

一般取值范围为5°至7°。

（3）主偏角（Kr）：主偏角是刀具主切削刃与基面的夹角。

主偏角的大小决定了切削刃的形状和切削面积。

通常情况下，粗车取10°至15°，精车取5°至10°。

（4）副偏角（κ）：副偏角是刀具副切削刃与基面的夹角。

副偏角的大小影响切削面积和切削力。

粗车取5°至10°，精车取2°至5°。

（5）刃倾角（λs）：刃倾角是刀具主切削刃与进给方向的夹角。

刃倾角的大小影响切削刃的切削性能。

一般取值范围为-20°至-30°。

3. 可转位车刀设计实例以加工材料为40Cr，机床型号为630 dm140，表面粗糙度要求为Ra6.3，刀片材料为S的设计为例，进行可转位车刀设计。

（1）选择刀片：根据加工材料、机床和表面粗糙度要求，选择S刀片。

（2）确定刀具几何参数：根据加工要求，确定刀具几何参数如下：前角：γo = -10°后角：αo = 7°主偏角：Kr = 60°副偏角：κ = 5°刃倾角：λs = -20°（3）绘制刀具图纸：根据确定的刀具几何参数，绘制刀具图纸。

Harbin Institute of Technology课程大作业说明书课程名称：设计题目：院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：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s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0γ：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0γ8=︒， 后角o α：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0α4=︒， 主偏角γκ：/ 1.25L d =，工艺系统刚度良好，故采用正方形刀片，主偏角γκ75=︒， 负偏角'γκ：工艺系统刚度良好，为减小已加工表面的粗糙值，取负偏角'γκ5=︒， 刃倾角s λ：为了获得大于0的后角0α及大于0的副刃后角'0α，取刃倾角s λ5=-︒，后角0α的实际数值及副刃后角'0α和副偏角'γκ在计算刀槽角度时经校验确定。

可转位车刀设计样本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设计说明书一、选择刀片夹固结构工件的直径D为142mm,工件长度L=100mm.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通常取负值,切屑s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.二、选择刀片结构材料加工工件材料为HT200,正火处理,连续切屑,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料,因此刀片材料可以采用YG系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工,本题第三步要求达到半精加工,因此材料选择YG3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:①前角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γ=10°,②后角∂:根据《机械制造技术基础》表3.17,工件材料为铸造材料,精车,因此后角可选∂=7°③主偏角κ:根据《机械制造技术基础》表γ3.16,主偏角γκ=75°④刃倾角λ:为获得大于0的后角0∂s及大于0的副刃后角'∂,刃倾角sλ=-5后角∂的实际数值及副刃后角'0∂和副偏角'κ在计算刀槽角度时经校验确定.γ四、选择切屑用量根据《机械制造技术基础》表3.22:精车时, 背吃刀量pa =1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/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γκ=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pa =3mm,主偏角γκ=75,刃倾角sλ=-5,将pa ,γκ,sλ代入下式可得刀刃的实际参加工作长L se为L se=scos sin λκγρ∂=cos(-5)75sin 3=3.118mm令刀片的刃口长度(即便长)L>1.5 L se=4.677mm,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a=3mm,进给量f=0.6mm/r及p《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r.根据已选择的ε背吃刀量a=3mm,进给量pf=0.6mm/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r=1.2mmε⑦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.=6.35mm;L=d=14.88mm;s=6.35mm;d1m=2.79mm; εr=1.2mm刀片刀尖角ε=90;刀片刃倾角sbλ=0;断b屑槽宽W取法前角bnγ=25n=4mm;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=7.6mm.材料为高速钢YG8d1七、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krgk=γκ=75rg② 刀槽刃倾角sgλsgλ=sλ=-5③ 刀槽前角ogr 将0γ=20,bnγ=25, sλ=-5代入下式tanogγ=snb s bnλγγλγγcos tan tan 1cos /tan tan 0+-=-0.089则ogγ=-5.089,取ogγ=-5④ 验算车刀后角a 0.车刀后角a 0的验算公式为:tan a 0=sog nb s og nb aa λγλγcos tan tan 1)cos tan (tan +-当nba =0时,则上式成为: tan a 0=-sogλγ2cos tan将ogγ=-5, sλ=-5代入上式得a 0=5.05前面所选后角a 0=6,与验算值有差距,故车刀后角a 0应选a 0=5才能与验算角度接近 而刀杆后角a og≈a 0=5⑤ 刀槽副偏角 k 'rg=k 'r=180-γκ=rεk rg=γκ,rg ε=rε因此k 'rg=180-γκ-rε车刀刀尖角rε的计算公式为cos rε=[cos rbεs og s ogλγλλsin tan )(tan 12-+]cos s λ当rbε=90时,上式变为cos rε= -sogλγsin tancos sλ将ogγ=-5, s λ=-5代入上式得rε=90.4故k 'rg≈k 'r=180-75-90.4=14.6取k 'rg=14.6⑥ 验算车刀副后角a '0车刀副后角的验算公式为: tan a '0=''''''cos tan tan 1cos tan tan sgognbogog nb aa λγλγ+-当a nb=0时, tan a '0= -'2'cos tan sgogλγ而tan 'ogγ=osγtan sin rg ε+tan'sg λsin rg εtan 'ogλ=osγtan sin rg ε+tan'sg λsin rg ε将osλ=-5,sgλ=sλ=-5,rgε=rε=90.4代入上式tan'ogγ=tan(-5)sin90.4+tan(-5)sin90.4 ＝＞'ogγ=-4.97 tan 'ogλ=)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 '0= -)97.4(cos )97.4tan(2-- ＝＞a '0=4.93可以满足切削要求刀槽副后角a 'og≈a '0,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:γ=20,∂=6,γκ=75, k 'r=14.6,sλ=-5, a '0=4.93刀槽的几何角度:ogγ=-5 , a og=5,k rg=75 , k 'rg =14.6,sgλ=-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ggγ及其方位角ggτ将ogγ=-5 ,sgλ=sλ=-5代入下式得:tan gg γ=-sgog λγ22tan tan + ＝＞ggγ=-7.05将ogγ=-5 ,sgλ=sλ=-5代入下式得:tan ggτ=sgogλλtan tan ＝＞ ggτ=45② 计算刀槽切深剖面前角pgγ和进给剖面前角fgγ将ogγ=-5 ,sgλ=-5, k rg =75代入下式tan pgγ=osγtan sin rgε+tan'sg λsin rg ε ＝＞pgγ=-6.12tan fgγ=os γtan sin rgε+tan'sg λsin rg ε ＝＞fgγ=-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.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 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160mm.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 c和偏心量偏心销直径可用下式: d c=d 1-(0.2~0.4mm)故可取d c=6mm偏心量e 可用: e=mm d c2)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=M6③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 1=6mm, d=15.875mmd c=6mm, e=0.4mm取β=30,代入下式m=30sin 75.02875.15+=8.31mm n=30cos 75.02875.15-=8.59mm十一、绘制车刀结构简图偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图参考文献[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。

可转位车刀几何角度的设计、加工及检测随着数控机床的普及，可转位车刀的应用范围日益扩大。

可转位车刀在加工中转位迅速，尺寸稳定，刀片磨损后可快速更换，因此可显著提高加工效率，节省工具费用。

1 可转位车刀几何角度的设计可转位车刀刀片槽的空间位置主要由主偏角kr、刃倾角ls和前角g0确定。

主偏角kr主偏角对可转位车刀的寿命影响较大。

一般来说，减小主偏角可提高刀具工作寿命。

但当工艺系统或被加工工件刚性不足时，减小主偏角会增大径向力，从而加大变形挠度，引起加工振动，降低加工精度和加工表面质量，同时影响刀具寿命，因此，应针对不同的加工条件选择不同的主偏角。

设计刀具时的主偏角推荐值见表1。

刃倾角ls刃倾角对可转位车刀的切削性能也有较大影响。

切削时，刃倾角的大小影响切屑流出方向。

精车时，为避免切屑流向并擦伤已加工表面，刃倾角常取正值。

此外，刃倾角的大小还会影响切削刃锋利程度。

设计刀具时，刃倾角的推荐值见表2。

前角g0前角的大小直接影响刀刃的强度和锋利程度。

增大前角可减小切屑变形，使切削更为轻快，并提高刀具寿命。

但前角太大会削弱切削刃强度，易于崩刃，反而会缩短刀具寿命。

影响可转位车刀前角选择的因素较多，其设计推荐值见表3。

在可转位车刀设计中，刀片自身的前角也是一个重要参数，应予重点考虑。

后角后角主要用于减小切削过程中后刀面与过渡表面之间的摩擦。

设计可转位车刀时，需要对后角与前角进行综合考虑，选定刀片后角后，再根据刀片槽前角确定刀片槽后角。

可转位车刀后角的设计推荐值见表4。

造型设计及图纸标注可转位车刀切削参数的图纸标注如图1所示。

用AutoCAD2000的实体功能设计可转位车刀时，首先根据加工条件选择刀片，然后减去刀片本身的前角和后角，即可确定设计可转位车刀所需全部参数。

进行实体造型设计时，不能完全按照所需刃倾角和前角来旋转刀片，而应将其换算为法向前角，换算公式为tangn=tang0cosls （1）实体造型时刀片旋转的顺序应为：主偏角→刃倾角→法向前角。

可转位车刀的选择及设计1.在工程应用中的优点与缺点可转位车刀就是机夹式刀具，有刀片，刀排锁紧装置组成，车削时遇刀具磨损了，只要松开锁紧转一个角度紧固就能继续使用了，比焊接式普通刀具方便，可转位车刀：价格较高，形状是标准的，如果工件有临时变化那又要重新买了，因为这不能重磨。

由于不需要磨刀所以工人上手比较快，适合于大批量高精度的数控加工。

避免了硬质合金钎焊时容易产生裂纹的缺陷;可转位刀片适合用气相沉积法在硬质合金刀片表面沉积薄层更硬的材料(碳化钛氮化钛和氧化铝),以提高切削性能;换刀时间较短;由于可转位刀片是标准化和集中生产的,刀片几何参数一致性强,切屑控制稳定。

因此可转位刀具得到广泛应用,如各种车刀、镗刀、铣刀、外表面拉刀、大直径深孔钻和套料钻等2.主要应用领域可转位式刀具取代了焊接刀具,并且,应用,显示了它的优越性。

但是,推广速度仍然比较缓慢。

当然,原因是多方面的，其中,刀杆结构与刀片的精化(重磨)问题,在部份企业不易解决,是影响推广的因素之一。

3.刀片材料，选型中注意的几类问题多数可转位刀具的刀片采用硬质合金,也有采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金刚石车外圆的刀片:选用原则主要是根据加工工艺的具体情况决定。

一般要选通用性较高的及在同一刀片上切削刃数较多刀片。

粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。

S形:四个刃口，刃口较短(指同等内切圆直径)，刀尖强度较高，主要用于75°、45°车刀，在内孔刀中用于加工通孔。

T形:三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。

主要用于90°车刀。

在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。

C形:有两种刀尖角。

100°刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成75°车刀，用来粗车外圆、端面，80°刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。

1、细长轴粗车刀工件材料：40Cr尺寸：Φ28×2600，Ra12.5机床:加长C630推荐数据:n=480γ/min,a p=3.5,f=0.55~0.652、拉垫式可转位车刀工件材料：40Cr机床：C620推荐数据:v c=100~180m/min,a p=1~5mm,f=0.2~1mm/r3、90°强力断屑车刀工件材料：HT200机床：C620推荐数据：v c=75~120m/min,a p=2.5~7mm,f=0.42~0.75mm/r 粗加工R a12.54、细长轴精车刀工件材料：40Cr R a3.2推荐数据：n=600γ/min,a p=0.5~0.1mm,f=0.2-0.3mm/r5、45°强力车刀工件材料：40Cr Ra3.2机床：C620 CA6140推荐数据：v c=80~120m/min,a p=0.2~8mm,f=0.5~2mm/r6、75°内孔精车刀工件材料：45钢尺寸：φ42×120,Ra3.2机床：C618推荐数据：v c=60~100m/min,f=0.12-0.15mm/r,a p=0.05-0.15mm7、楔块式90°强力车刀工件材料：45钢Ra12.5机床：C620推荐数据：v c=140~200m/min,a p=4~8mm,f=0.5~0.7mm/r8、45°端面外圆车刀工件：T13A Ra6.3机床：CA6140推荐：v c=100~120m/min , f=0.5~0.7mm/r ,a p=3~5mm9、粗车刀工件：HT25—47，σb=25，HB170—241尺寸：余量不均匀，阶梯外圆粗加工，Ra6.3机床：cw6140推荐：V=60，αp =5，f =0.5—0.710、端面粗车刀工件：ZG40Cr，σb70，HB228—321齿轮毛坏端面粗加工，Rα6.4机床：CW6140推荐：V=80，αp =5，f =0.3—0.411、外圆粗车刀工件：30CrMn 2Mo13 HB269-302尺寸：自由锻毛坯：φ125×1000，Ra =6.3 单边余量5~7机床：C63012、90°偏心夹紧外圆车刀工件：20F机床：CA6140推荐：v c=100~150m/min , f=0.06~0.12mm/r ,a p=0.05~1mm Ra6.313、楔销夹紧式可转位外圆车刀工件：1Cr18Ni9Ti机床：CE7132仿形车床推荐：v c=135m/min , f=0.54mm/r ,a p=2mm Ra3.214. 铬钼渗碳钢粗车刀工件：15CrMo, Ra6.3机床：C620推荐：v c=50~70m/min , f=0.3~0.6mm/r ,a p=3~8mm15、外圆粗车刀工件：30CrMn 2Mo13 HB269-302尺寸：自由锻毛坯：φ125×1000，Ra =6.3 单边余量5~7机床：C63016、外圆粗车刀工件：45# ，HB170—217光轴粗车，Ra 6.4.机床：c 620推荐：V=100—150，αp =4—8，f =0.5—1.0工件：A3尺寸：φ60实心棒料机床：C620推荐：αp=5 V=100—120，f =0.2—0.3，αp=418、拉垫式可转位车刀工件材料：45钢机床：C620推荐数据:v c=100~180m/min,a p=1~5mm,f=0.2~1mm/r19、45°强力车刀工件材料：34 CrMo Ra3.2机床：C620 CA6140推荐数据：v c=80~120m/min,a p=0.2~8mm,f=0.5~2mm/r20、楔块式90°强力车刀工件材料：2Cr13 Ra12.5机床：C620推荐数据：v c=140~200m/min,a p=4~8mm,f=0.5~0.7mm/r推荐：v c=135m/min , f=0.54mm/r ,a p=2mm Ra3.221、75°端面车刀工件：HT15-33,Ra6.3机床：C620推荐：V=60，αp=3—5，f =0.2—0.322、90°偏心夹紧外圆车刀工件：ZG40Cr机床：CA6140推荐：v c=100~150m/min , f=0.06~0.12mm/r ,a p=0.05~1mm Ra6.323、拉垫式75°端面车刀工件：HT200机床：CA6140推荐：v c=100~120m/min , f=0.5mm/r ,a p=5mm Ra6.324、斜销夹紧式可转位外圆车刀工件：40Cr机床：CE7132仿形车床推荐：v c=135m/min , f=0.54mm/r ,a p=2mm Ra3.2工件：冷拔六角钢尺寸：外接圆直径φ36机床：C620推荐：αp=4 n=1200r/min. f =0.04—0.05，αp=526、上压式90°外圆车刀工件：A3 类软材料机床：C618推荐：V=100—120，αp=4—6，f =0.2—0.527、75°端面车刀工件：HT15-33,Ra6.4机床：C620推荐：V=60，αp=3—5，f =0.2—0.328、杠销式75°机夹不重磨车刀工件：40Mn，HB≤229 光轴，Ra12.5机床：C620推荐：V=80，αp=4—10，f =0.4—0.829、楔销式75°机夹不重磨车刀工件：40Cr,调质，σb75,HB241-286阶梯轴粗加工，Ra6.4 机床：C620推荐：V=75 αp=5 f =0.4—0.530、圆形刀片外圆车刀工件：60钢粗车间断切削机床：CE7132仿形车床推荐：v c=60~110m/min , f=1.5~2mm/r ,a p=6~8mm31、高速切断刀工件：35# 圆钢、四方六角等材料最大切断半径R=35 机床：B620—1推荐：U=120－150， f =0.5—0.4 αp=632、拉垫式可转位车刀工件材料：HT200机床：C620推荐数据:v c=100~180m/min,a p=1~5mm,f=0.2~1mm/r33、90°强力断屑车刀工件材料：45钢机床：C620推荐数据：v c=120~280m/min,a p=0.15~0.85mm,f=0.08~0.20mm/r 半精加工R a3.234、45°强力车刀工件材料：45钢Ra6.3机床：C620 CA6140推荐数据：v c=80~120m/min,a p=0.2~8mm,f=0.5~2mm/r35、楔块式90°强力车刀工件材料：1Cr18Ni9Ti Ra12.5机床：C620推荐数据：v c=140~200m/min,a p=4~8mm,f=0.5~0.7mm/r。

（卓越工程师）设计说明书（可转位车刀设计）题目：90°偏心夹紧外圆车刀设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：指导教师：完成日期：2013年11月4日佳木斯大学机械工程学院2013年11月目录第1章原始条件 (3)第2章设计步骤 (4)2.1选择刀片夹固结构 (4)2.2选择刀片材料 (4)2.3选择刀片合理角度 (4)2.4选择切削用量 (4)2.5选择刀片型号和尺寸 (4)2.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸 (5)2.7计算刀槽角度 (5)2.8计算铣制刀槽时需要的角度。

(7)2.9 选择刀杆材料和尺寸 (8)2.10选择偏心销及其相关尺寸 (8)第1章 原始条件加工一批零件，工件材料为ZG40Cr ，使用机床为CA6140，推荐参数为：表面粗糙度要求达到 6.3a R m μ，100~150/min c V m =，0.06~0.12/f mm r =，0.05~1p a mm =。

使用刀具为90°偏心夹紧外圆车刀。

第2章 设计步骤2.1选择刀片夹固结构考虑到加工是在CA6140车床上进行，且属于连续切削，刀片的夹固方式为偏心式夹固结构。

2.2选择刀片材料有原始条件给定：被加工件材料为ZG40Cr ，连续切削，完成粗车工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料为YT30。

2.3选择刀片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行程特点，选取如下四个主要角度：（1）前角15o γ=︒； （2）后角8o α=︒； （3）主偏角90r κ=︒； （4）刃倾角5s λ=-︒后角的实际数值以及副后角和副角在计算刀槽角度时经校验后确定。

2.4选择切削用量根据切削用量的选择原则，确定切削用量为： 粗车时：切削速度 120/min c V m =；进给量 0.1/f mm r =； 切削深度 0.5p a mm =。

2.5选择刀片型号和尺寸（1）选择刀片有无中心固定孔。

可转位车刀的选择及设计1.在工程应用中的优点与缺点可转位车刀就是机夹式刀具，有刀片，刀排锁紧装置组成，车削时遇刀具磨损了，只要松开锁紧转一个角度紧固就能继续使用了，比焊接式普通刀具方便，可转位车刀：价格较高，形状是标准的，如果工件有临时变化那又要重新买了，因为这不能重磨。

由于不需要磨刀所以工人上手比较快，适合于大批量高精度的数控加工。

避免了硬质合金钎焊时容易产生裂纹的缺陷;可转位刀片适合用气相沉积法在硬质合金刀片表面沉积薄层更硬的材料(碳化钛氮化钛和氧化铝),以提高切削性能;换刀时间较短;由于可转位刀片是标准化和集中生产的,刀片几何参数一致性强,切屑控制稳定。

因此可转位刀具得到广泛应用,如各种车刀、镗刀、铣刀、外表面拉刀、大直径深孔钻和套料钻等2.主要应用领域可转位式刀具取代了焊接刀具,并且 ,应用 ,显示了它的优越性。

但是,推广速度仍然比较缓慢。

当然 ,原因是多方面的，其中,刀杆结构与刀片的精化(重磨)问题,在部份企业不易解决,是影响推广的因素之一。

3.刀片材料，选型中注意的几类问题多数可转位刀具的刀片采用硬质合金,也有采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金刚石车外圆的刀片:选用原则主要是根据加工工艺的具体情况决定。

一般要选通用性较高的及在同一刀片上切削刃数较多刀片。

粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。

S 形:四个刃口，刃口较短(指同等内切圆直径)，刀尖强度较高，主要用于75°、45°车刀，在内孔刀中用于加工通孔。

T形:三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。

主要用于90°车刀。

在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。

C形:有两种刀尖角。

100°刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成75°车刀，用来粗车外圆、端面，80°刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。

课程设计说明书题 目：可转位车刀和圆孔拉刀设计 学生姓名： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 指导教师： 职 称：2013年6月前言 (1)一可转位车刀设计 (2)1.1设计题目 (2)1.2设计步骤 (2)1.2.1选择刀片夹固结构 (2)1.2.2选择刀片材料 (2)1.2.3选择车刀合理角度 (2)1.2.4选择切削用量 (2)1.2.5选择刀片型号和尺寸 (3)1.2.6确定刀垫型号和尺寸 (4)1.2.7计算刀槽角度 (4)1.2.8计算铣制刀槽时需要的角度 (6)1.2.9选择刀杆材料和尺寸 (7)1.2.10选择偏心角及其相关尺寸 (7)二圆孔拉刀设计 (9)2.1设计题目 (9)2.2机床的选择及其他参数 (9)2.3设计步骤 (9)2.3.1拉刀材料选择 (9)2.3.2拉削方式选择 (10)2.3.3几何参数的确定 (10)2.3.4校准齿直径 (10)2.3.5拉削余量计算 (10)2.3.6齿升量确定 (11)2.3.7容屑槽的确定 (11)2.3.8确定分屑槽参数 (12)2.3.9前柄部形状和尺寸设计 (12)2.3.10拉刀强度和拉床载荷校验 (12)2.3.11齿数及每齿直径确定 (13)2.3.12拉刀其他部分设计 (13)2.3.13计算和校验拉刀总长确定 (14)2.3.14技术条件 (14)小结 (15)参考文献 (16)前言随着教育改革的不断深入、素质教育的全面推进，以及课程体系和教学内容的不断完善，金属切削课程设计是机械类专业的一门专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使我们对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养我们理论联系实际的能力和独立工作能力。

能通过运用金属切削刀具课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个刀具在加工过程中的安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

硬质合金可转位车刀设计（待修改）四、硬质合金可转位车刀设计［原始条件］加工连杆体工序7中车大头孔，工件材料为QT450-10，铸件。

表面粗糙度要求达到Ra6.3，需采用粗车，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，参照表2.1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QT450-10，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YG8。

（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γo = 15°；②后角αo = 5°；③主偏角k r = 75°；④刃倾角λs = -6°。

后角αo 的实际数值以及副后角α'o 和副偏角k 'rg 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a p =2mm ，进给量f= 0.5mm/r ，切削速度v = 128m/min ；（5）选择刀片型号和尺寸：①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。

②选择刀片形状。

按选定的主偏角k r = 75°，参照文献5中2.4.4.2节刀片形状的选择原则，选用正方形刀片。

③选择刀片精度等级。

参照文献5中2.4.4.3节刀片精度等级的选择原则，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a p =2.0mm ，k r = 75°和λs = -6°，将a p 、k r 和λs 代入文献5公式（2.5），可求出刀刃的实际参加工作长度L se 为L se =s r pk a λcos sin =)6cos(75sin 2?-?k =2.082mm则所选用的刀片边长L 应为L ＞1.5 L se =1.5×2.082=3.123mm因为是正方形刀片，所以 L=d ＞3.123mm⑤选择刀片厚度s 。

机械设计制造及其自动化专业设计说明书（可转位车刀设计）题目：可转位车刀设计说明书学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：陆陆指导教师：王冬完成日期：2014年03月11日机械工程学院2014年03月11目录第1章原始条件 (1)第2章设计计算过程 (2)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选择切削用量 (2)2.5选择刀片型号和尺寸 (2)2.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸 (3)2.7计算刀槽角度 (4)2.8计算铣制刀槽时需要的角度 (5)2.9选择刀杆材料和尺寸 (7)2.10技术要求 (7)2.11绘图 (7)设计总结 (8)致谢 (9)参考文献 (10)第1章原始条件楔块式90°强力车刀工件材料：1Cr18Ni9Ti ，Ra=12.5机床：C620推荐数据：v c=140~200m/min，a p=4~8mm，f=0.5~0.7mm/r第2章 设计计算过程2.1刀片夹固结构的选择按要求选择楔块式夹固结构。

2.2选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为1Cr18Ni9Ti 不锈钢，按照硬质合金的选用原则，查《金属切削原理与刀具》表4-11可知选择刀片材料为YW3。

2.3选择车刀合理角度根据车刀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0γ=20︒；2)、后角0α=8︒；3）、主偏角r K =90︒；4）、刃倾角s λ=-5︒；后角0α的实际数值以及副后角0α和副偏角r K 在计算刀槽角度时，经校验后确定。

2.4选择切削用量根据切削用量的选择原则，查《金属切削原理与刀具》表4-11及按照推荐值确定切削用量为：背吃刀量p a =6mm ；进给量f=0.6mm/r ；切削速度Vc=150m/min ；2.5选择刀片型号和尺寸（1）、选择刀片有无中心固定孔：由于刀片夹紧结构已选为楔块式，因此应选有中固定孔的刀片。

四、硬质合金可转位车刀设计［原始条件］加工连杆体工序7中车大头孔，工件材料为QT450-10，铸件。

表面粗糙度要求达到Ra6.3，需采用粗车，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，参照表2.1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QT450-10，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YG8。

（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γo = 15°；②后角αo = 5°；③主偏角k r = 75°；④刃倾角λs = -6°。

后角αo 的实际数值以及副后角α'o 和副偏角k 'rg 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a p =2mm ，进给量f= 0.5mm/r ，切削速度v = 128m/min ；（5）选择刀片型号和尺寸：①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。

②选择刀片形状。

按选定的主偏角k r = 75°，参照文献5中2.4.4.2节刀片形状的选择原则，选用正方形刀片。

③选择刀片精度等级。

参照文献5中2.4.4.3节刀片精度等级的选择原则，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a p =2.0mm ，k r = 75°和λs = -6°，将a p 、k r 和λs 代入文献5公式（2.5），可求出刀刃的实际参加工作长度L se 为L se =s r pk a λcos sin =)6cos(75sin 2︒-︒k =2.082mm则所选用的刀片边长L 应为L ＞1.5 L se =1.5×2.082=3.123mm因为是正方形刀片，所以 L=d ＞3.123mm⑤选择刀片厚度s 。