三角形刀片可转位车刀设计课程设计
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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。
一、车刀的结构机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀,一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成(见图1)。
图1 机夹可转位车刀组成根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。
·偏心式(见图2)偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上,该结构依靠偏心夹紧,螺钉自锁,结构简单,操作方便,但不能双边定位。
当偏心量过小时,要求刀片制造的精度高,若偏心量过大时,在切削力冲击作用下刀片易松动,因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。
图2 偏心式夹紧结构组成·杠杆式(见图3)杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。
当旋动螺钉时,通过杠杆产生夹紧力,从而将刀片定位在刀槽侧面上,旋出螺钉时,刀片松开,半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。
该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适用方便,但工艺性较差。
图3 杠杆式夹紧结构组成·楔块式(见图4)刀片内孔定位在刀片槽的销轴上,带有斜面的压块由压紧螺钉下压时,楔块一面靠紧刀杆上的凸台,另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。
该结构的特点是操作简单方便,但定位精度较低,且夹紧力与切削力相反。
图4 楔块式夹紧结构不论采用何种夹紧方式,刀片在夹紧时必须满足以下条件:①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理,即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。
②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。
③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。
夹紧力的作用原理如表1所示。
可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等,是由硬质合金厂压模成形,使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同时,刀片具有3个以上供转位用的切削刃,当一个切削刃磨损后,松开夹紧机构,将刀片转位到另一切削刃,即可进行切削,当所有切削刃都磨损后再取下,换上新的同类型的刀片。
设计题目: 工件材料HT400,使用机床CA6140,加工后dm=200,Ra=3.2,需粗,半精车完成,加工余量自定,设计装S 刀片45°弯头外圆车刀。
一.设计可转位车刀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。
2、选择刀片材料(硬质合金牌号)由原始条件结构给定:被加工工件材料为HT400,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YG6。
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° 后角0α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。
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:粗车时:切削深度ap=3mm ,进给量:f=0.6mm/r ,切削速度v=110m/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) 选择刀片形状按照选定的主偏角=45°,选用正方形刀片。
(3) 选择刀片精度等级 选用U 级(4) 选择刀片内切圆直径d (或刀片边长L )根据已选定的ap 、kr 、s λ,可求出刀刃的实际参加工作长度se L 。
为:L se =sr pk a λcos sin=4.267mmL>1.5L se =sr pk a λcos sin =6.401mm因为是正方形,L>d>6.401(5)选择刀片厚度S根据ap ,f ,利用诺模图,得S ≥4.8.(6)选择刀尖圆弧半径r ε根据a p ,f, 利用诺模图,得连续切削r ε=1.2(7)选择刀片断屑槽型式和尺寸根据条件,选择A 型。
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。
前言当前刀具结构的变革正朝着可转位、多功能、专用复合刀具和模块式工具系统的方向发展,各种精密、高效、优质的可转位刀具已应用于车削,近十年来我国工具工业有了长足进步,切削技术迅速提高,据专家分析,我国切削加工及刀具技术的水平与工业发达国家相比大致要落后15~20年。
近年来国内轿车工业引进了几条具有国际20世纪90年代水平的生产线,但所用工具的国内供给率只能达到20%的低水平。
为改变这种状况,我国工具行业需要加速进口刀具国产化的步伐,必须更新经营理念,从主要向用户“卖刀具”转到为用户“提供成套切削技术,解决具体加工问题”的经营方向上来。
要根据自身产品的专业优势,精通相应的切削工艺,不断创新开发新产品。
用户行业则应增大刀具费用的投入,充分利用刀具在提高效率、降低成本,实现最大程度的资源(如切削数据库)共享。
有关部门将产、学、研各部门的科研力量组织起来,集中优势,一方面积极引进国外先进刀具制造技术,提高刀具产品水平,加快刀具产品(尤其是数控刀具产品)的国产化步伐;另一方面应结合生产实际,系统地推广使用各种先进刀具和先进切削技术。
我们相信,通过正确的政策引导和企业的有序竞争,完全有可能使我国的切削加工与刀具技术赶上国外先进水平,并做到有所发展与创新铣削、钻削等领域,成为刀具结构发展的主流。
目录1 可转位车刀设计 (2)(1)选择刀片夹固结构 (2)(2)选择刀片材料(硬质合金牌号) (2)(3)选择车刀合理角度 (2)(4)选择切削用量 (2)(5)选择刀片型号和尺寸 (2)(6)确定刀垫型号和尺寸 (3)(7)刀槽角度计算步骤 (4)(8)选择刀杆材料和尺寸 (7)(9)选择偏心角及其相关尺寸 (7)2.图孔拉刀设计举例 (9)(1)选择拉刀材料 (9)(2)选择拉削方式 (9)(3)选择拉刀几何参数 (9)(4)确定校准齿直径(以角标x表示校准齿的参数) (9)(5)确定拉削余量 (9)(6)选取齿升量 (9)(7)设计容屑槽 (9)(8)确定分屑槽参数 (10)(9)选择拉刀前柄部形状和尺寸 (11)(10)校验拉刀强度与拉床载荷 (11)(11)确定拉刀齿数及每齿直径 (11)(12)设计拉刀其他部分 (12)(13)计算和校验拉刀总长 (12)1 可转位车刀设计设计题目已知:工件材料45钢(正火),使用机床CA6140,加工后dm=90,Ra3.2,需粗、半精车完成,加工余量自定,设计装C刀片900偏头外圆车刀1 .选择刀片夹固结构考虑到加工是在C6140 普通车床上进行,属于连续切削,参照表1 一1 典型刀片夹固结构简图和特点,采用杠杆式刀片夹固结构。
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课程设计说明书[原始条件]在CA6140型车床上加工一批尺寸如图所示的零件,表面粗糙度Ra ≤μm ,需经粗车、半精车将毛坯外圆从d1车削至d2。
工件采用两顶尖装夹。
设计一把硬质合金可转位外圆车刀以完成其车削。
要求:1、 设计出一把硬质合金可转位车刀完成加工任务;2、 课程设计说明书一份。
声明:以下设计方案均参照于《王娜君--金属切削刀具课程设计指导书》上的内容设计步骤为:(1)选择刀片夹固结构。
考虑到加工在CA6140型普通车床上进行,且属于于持续切削,参照表典型刀片夹固结构简图和特点,采用偏心式刀片夫固结构。
工件材料热处理状态 σb/GPa L1 L2 d 1 d2HT200——400 350 85 .40075(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,持续切削.完成粗车、半精车两道工序,依照硬质含金的选用原则,选取刀片材料(硬质合金牌号)为RG6。
(3)选择车刀合理角度。
按照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 r o = 15°;②后角a o =5°;③主偏角Kr= 75°;④刃倾角工λS= - 6°。
后角a o的实际效值和副后角a'0和副偏角 k'r;在计算刀槽角度时,经校验后肯定。
(4)选择切削用量。
按照切削用量的选择原则,查表肯定切削用量。
粗车时:切削深度。
a p= 4 mm,进给量f= 0.6mm/r,切削速度v= 110 m/min,半精车时,a p = 1mm, f = 0. 3 mm /r, v = 130 m /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。
按选定的主偏角K r =75°,参照2.4.4.2节刀片形状的选择原则,选用正方形刀片。
三角形刀片可转位车刀设计课程设计1.硬质合金可转位车刀的设计1、刀片结构的确定1)选择刀片夹固结构考虑到加工在C620—1普通车床上进行,且属于连续切削,参照表2.1[2]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)有原始条件给定:被加工材料为45钢(正火),连续切削,完成粗车一道工序,按照硬质合金的选择原则,选取刀片材料(硬质合金牌号)为YT15。
3)选择车到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κr=90°,4刃倾角λs=-6°。
后角αo的实际数值以及副后角α¹o和副偏角κ¹r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5.2[2]确定切削用量。
粗车时:背吃刀量: a p=3mm; 进给量: f=0.4mm/r; 切削速度:v c=70m/min;精车时:背吃刀量: a p=1.0mm;进给量: f=0.2mm/r; 切削速度:v c=85m/min;2、刀片型号和尺寸选用有中心固定孔的刀片,按选定的主偏角κr =90°,参照2.4.4.2[2]刀片形状的选择原则,选用三角形刀片。
参照2.4.4.3[2]刀片精度等级的选择原则,选用U 级。
1)选择刀片内切圆直径d (或刀片边长L )。
根据已确定的a p =3mm ,κr =90°和λs =-6°,将a p 、κr 和λs代入sin cos pse r sa L κλ=,可求出刀刃的实际参加工作长度se L 为:33.124sin cos sin90cos(6)pse r sa L mm κλ===︒-︒;则选用刀片长度L>1.5se L =1.5×3.124=4.686mm ,因为是三角形刀片,所以 3.124L mm =>。
2)选择刀片厚度s 。
根据已选定的a p =3mm 、f=0.4mm/r 及通过图2.3[2](选择刀片厚度的诺普图),求得刀片厚度 3.0s mm ≥。
3、选择刀尖圆弧半径r ε。
根据已选定的a p =3mm 、f=0.4mm/r ,利用图2.4[2](选择刀尖圆角半径的诺普图),求得连续切削时的 1.2r mm ε=; 4、选择刀片断削槽形式和尺寸参照2.4.4.4[2]中刀片断削槽形式和尺寸的选择原则,根据已知的原始条件,选用A 型断削槽,断削槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后,便可确定。
综合以上七方面的选择结果,确定选用好的刀片型号是:TNUM220412(表 2.11[2]),其具体尺寸为:38.105L mm ==,4.76s mm =,15.19d mm =, 17.859m mm =, 1.2r mm ε=;刀片刀尖角60b ε=︒;刀片刃倾角sb 0λ=︒;断削槽宽3n W mm =;取法前角20nb γ=︒。
5、选择硬质合金刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫型号和尺寸的选择,取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。
该刀选择与刀片形状相同的刀垫,正三角形,中心有孔。
查表 2.15[2]三角形双面沉头刀片,其型号为:T22A ,其尺寸为:d=11.70mm ,m=16.750mm ,长度L=20.26mm ,厚度S=3.18mm ,中心孔直径d 1=6.3mm 。
材料为YG8。
1)计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系刀槽角度计算步骤:刀杆主偏角 rg κ:90rg r κκ==︒;刀槽刃倾角 sg λ:6sg s λλ==-︒;刀槽前角og γ。
将γo =15°、γnb =20°、λs =-6°代入下式得:tan tan /cos tan 0.0891tan tan cos o nb sog o nb sγγλγγγλ-==-+;则 5.086og γ=-︒;取5og γ=-︒。
2)验算车刀后角αo 。
车刀后角αo 的验算公式:tan tan cos tan 1tan tan cos nb og s o nb og sαγλααγλ-=+;当0nb α=︒时,则上式可变为2tan tan cos o og s αγλ=-; ……………………………①将γo =15°,λs =-6°代入①式得2tan tan cos 0.87o og s αγλ=-=,则 4.946o α=︒,与所选角度很近似,可以满足切削要求。
而刀杆后角og o αα≈,故5og α=︒。
3)刀槽主偏角rgκ' 180rgr r r κκκε''==︒-- 因为rg r εε=,rg r κκ=,所以180180rgrg rg r r κκεκε'=︒--=︒--。
车刀尖叫εr 的计算公式为cos [cos tan sin ]cos r og s s εεγλλ=当90r ε=︒时,上式变为cos tan sin cos r og s s εγλλ=- ………②将5og γ=-︒,6s λ=-︒代入②式,得cos tan sin cos 0.0091r og s s εγλλ=-=-, 则90.52r ε=︒ 故1807590.5214.48rgr κκ''≈=︒-︒-︒=︒,取14.5rg κ'=︒ 4)验算车刀副后角o α'车刀副后角o α'的验算公式 tan tan cos tan 1tan tan cos nbog og onbog sg αγλααγλ'''-'='''+将0nb α=︒,代入上式,得:2tan tan cos oog sg αγλ'''=- ……③ 而tan tan cos tan sin ogog rg og rg γγελε'''=-+ ………④ tan tan sin tan cos sgog rg og rg λγελε'''=+ ………⑤ 将5og γ=-︒,6sg λλ==-︒,90.52rg r εε==︒代入④、⑤中,得tan tan cos tan sin 0.106ogog rg og rg γγελε'''=-+=-,所以 6.04og γ'=-︒ tan tan sin tan cos 0.087sgog rg og rg λγελε'''=+=-, 所以 4.95sg λ'=-︒ 再将 6.04ogγ'=-︒, 4.95sg λ'=-︒代入③,得: 2tan tan cos 0.105oog sg αγλ'''=-=, 所以 5.995oα'=︒,可以满足切削要求。
刀槽副后角ogo αα''≈,故 5.995og α'=︒,取6og α'=︒。
综合上述计算结果,可以归纳出:车刀的几何角度:15, 4.946,90,14.48,6, 5.995o o r r s oγακκλα''=︒=︒=︒=︒=-︒=︒ 刀槽的几何角度:5,5,90,14.5,6,6og og rg rgsg og γακκλα''=-︒=︒=︒=︒=-︒=︒ 5、计算铣制刀槽时需要的角度参照2.4.4.4[2]中刀片断削槽形式和尺寸的选择原则,根据已知的原始条件,选用A 型断削槽,断削槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后,便可确定。
综合以上七方面的选择结果,确定选用好的刀片型号是:TNUM220412(表 2.11②),其具体尺寸为:38.105L mm ==,4.76s mm =,15.19d mm =, 17.859m mm =, 1.2r mm ε=;刀片刀尖角60b ε=︒;刀片刃倾角sb 0λ=︒;断削槽宽3n W mm =;取法前角20nb γ=︒。
6、计算刀槽最大负前角gg γ及方位角gg τ将5og γ=-︒、6sg s λλ==-︒代入tan gg γ=tan 0.137gg γ==-,则7.79gg γ=-︒将5og γ=-︒、6sg s λλ==-︒代入tan tan()/tan()gg og sg τγλ=,得:tan tan()/tan()0.382gg og sg τγλ==,则39.77gg τ=︒计算刀槽切深剖面前角pg γ和进给剖面前角fg γ 将5og γ=-︒、6sg λ=-︒,90rg κ=︒代入tan tan cos tan sin pg og rg sg rg γγκλκ=+和tan tan sin tan cos fg og rg sg rg γγκλκ=-,可得:tan tan cos tan sin 0.124pg og rg sg rg γγκλκ=+=-,所以7.08pg γ=-︒ tan tan sin tan cos 0.057fg og rg sg rg γγκλκ=-=-,所以 3.28fg γ=-︒7、选择刀杆材料和尺寸1)选择刀杆材料 选用45钢为刀杆材料,热处理硬度为HRC38~45,发黑处理。
2)选择刀杆尺寸 (1)选择刀杆截面尺寸。
因为加工使用C620-1普通车床,其中心高为220mm 。
按照表2.37[2],并考虑到为提高刀杆强度,选择刀杆截面尺寸B ×H=20×25㎜²。
由于切削深度a p =3mm ,进给量f=0.4mm/r ,可以不必校验刀杆强度。
(2)选择刀杆长度尺寸 参照2.5.1.3[2]刀杆长度尺寸选择原则,选取的刀杆长度为160mm 。
3)选择偏心销及其相关尺寸(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。
(2)选择偏心销直径d c 和偏心量偏心销直径为1(0.2~0.4)c d d mm =-,前面已经选定1 6.35d mm =,取括号内最大数值0.4mm ,则 6.350.4 5.95c d mm =-=。
偏心量e 可用212c d d e μμ+≤求出,为计算方便,取1221.3,1c d d μμ====,则0.130.13 5.950.77c e d mm ≤=⨯=,取0.75e mm =。
为使刀片夹固可靠,选用自锁性较好的螺钉偏心销,并取螺钉偏心销直径d 2为M6。