棱形成形车刀设计
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摘要成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具,其刃形是根据工件廓形设计的,可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面,用成形车刀加工零件时可一次加工形成零件表面,操作简便,生产率高,加工后能达到公差等级IT8—IT10,粗糙度为10—5um,并能保证较高的互换性。
但成形车刀制造较复杂,成本较高,刀刃工作长度较宽,故易引起震动。
成形车刀主要用在加工批量较大的中,小尺寸带成形表面的零件。
为了培养学生综合运用所学知识的能力提倡创新精神,通过对棱形车刀的分析和设计,使学生从车刀的选材,廓形和结构尺寸的精密计算,及线切割加工程序的生成,最终初步掌握了工程设计工作的流程和方法。
通过这次设计我们对自己所学的知识又加深了了解和进一步的巩固。
也锻炼了我们把知识点系统,综合的能力,以及对重点知识的筛选能力。
这样的理论联系实际的机会,加强了我们自主创新的能力,使我受益非浅啊!诚然,在设计过程中也暴露了我对一些知识点认识理解的模糊现象,在这次独立完成设计过程中难免有不足之处,希望各位老师同学给予指导帮助!谢谢!关键词:成形车刀廓形样板图刀夹第二章设计题目一.设计目的1.巩固和充实所学知识,使之系统化,并且有实用性。
2.使学生初步掌握工程设计的流程和方法,并在质量方面得到锻炼;在使用专业软件方面得到了巩固。
3.培养学生的正确的设计思路,树立严谨认真,实事求是和刻苦钻研的学习作风。
二.设计内容棱形成形车刀的设计与加工工艺编制三.设计要求1.设计成形车刀刀具2.编制成形车刀刀具加工工艺规程卡片3.编写数控线切割加工程序。
四.论文要求1.毕业论文格式按学院的模版要求完成,字数不少于6000字。
2.阶段性检查安排在第四周和第七周。
3.设计计算说明书。
4.工艺规程卡片一套。
5.刀具工作图一张,样板图一张。
6.编制数控加工程序。
第三章成形车刀刀具材料的选择1)选择刀具材料:参考附录表1,选用普通高速钢W18Cr4V制造。
第四章成形车刀的前角和后角成形车刀的前角γf和后角αf可参考表1-4选取,但必须效验刀具廓形上κr 角最小处切削刃上的后角αo ,一般不得小于2°-3 °,否则必须采取措施加以解决.表2-4成形车刀的前角和后角注:1.本表仅适用于高速钢成形车刀。
目录1.前言------------------------------------------------------------(2)2.设计内容和要求--------------------------------------------------(3)3.成形车刀设计----------------------------------------------------(3)3.1选择刀具材料--------------------------------------------------(3)3.2选择前角及后角------------------------------------------------(3)3.3画出刀具廓形--------------------------------------------------(3)3.4计算切削刃总宽度----------------------------------------------------------------------(5)3.5确定结构尺寸-----------------------------------------------------------------------------(5)3.6用计算法求圆体成形车刀廓形上各点所在圆的半径Rx------------------------(6)3.7廓形深度公差---------------------------------------------------------------------------(6)3.8检验最小后角-----------------------------------------------------------------------------(6)4.1选定刀具类型、材料的依据---------------------------------------(6)4.2刀具结构参数、几何参数的选择和设计----------------------------(7)4.3刀具的全部计算(包括计算公式和计算结果------------------------(12)4.4对技术条件的说明---------------------------------------------(16)5.总结----------------------------------------------------------- (18)6.参考文献------------------------------------------------------- (18)7.附表-----------------------------------------------------------(18)1.前言近年来,人们新型刀具材料应用、刀具涂层技术以及新型刀具切削性能方面进行了大量研究与应用工作,生产现场使用刀具已经进入了以硬质合金材料为主体、多种涂层成熟应用状态,未来刀具材料主要发展趋势“细晶粒基体材料+复合涂层”,以适应高速切削、干式切削、高精度加工基本需求。
专业课程设计设计题目:棱体成形车刀的设计系别:机械工程学院专业:机械设计制造及其自动化班级: 11卓越姓名:王一鸣学号: 201117160334 指导教师:赵军完成时间: 2014-12-081.选择刀具材料 ............................................................................................................................... 42.选择前角f γ及后角f α ............................................................................................................ 43.画出刀具廓形(包括附加刃)计算图 ....................................................................................... 44.计算切削刃总宽度c L ,并校验mincL d 之值 ................................................................................ 5 5.确定结构尺寸 ............................................................................................................................... 5 6. 计算刀具廓形深度 ..................................................................................................................... 5 7.确定各点x P ∆公差 ....................................................................................................................... 8 8.校验最小后角 ............................................................................................................................... 8 9.计算车刀廓形宽度 ....................................................................................................................... 8 10.确定刀具的夹固方式 ................................................................................................................. 8 11.画出样板工作图及刀具工作图 . (8)课程设计题目之八:工件如下图所示,材料为45#钢,σb =0.60GPa ,HB=170~200,直径为Φ45mm ,车削后不再磨削,要求车出全部表面,并切出预切槽,试设计棱体成型车刀。
一、刀具课程设计目的刀具课程设计是机械制造专业学生在学习“金属切削原理与刀具”课程及其他有关课程之后进行的一个重要教学环节,其目的是巩固加深理论教学内容,培养学生综合运用所学理论,解决实际刀具设计问题的能力。
通过刀具课程设计,学生应达到:1、掌握设计、计算刀具的能力;2、学会绘制刀具工作图,标注必要的技术条件;3、学会运用各种设计资料、手册及国家标准等。
二、刀具城程设计内容设计内容为一下几种刀具:1、棱体成形车刀设计;如下图图一材料为易切钢,σb=0.49Gpa,毛坯及工作各部分尺寸见下表,成形表面粗糙度为Ra3.2µm。
要求设计棱体成形刀。
三、设计步骤设计棱体成形刀1、选择刀具类型棱体成形刀。
2、选择刀具的材料参考《金属切削刀具设计简明手册》附表5,选用普通高速钢W18Cr4V制造。
整体制造。
3、确定刀具合理的几何角度。
选择前角r f与后角αf由表2-4,取r f=20º,αf=12º4、确定刀具的结构参数,包括刀体尺寸、刀齿齿数、刀齿及容屑槽的形状和尺寸、刀具装夹部分的尺寸等(1)、刀体总宽度L0如图一所示L0=L c式中L c———成形车刀切削刃总宽度,L c =L5+a+b+c+dL5———工件廓形宽度A、b、c、d———成形车刀的附加刀刃;A ———为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度,常取0.5~3mmB———为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度,其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。
为使该段刀刃在主剖面内有一定后角,常做成偏角Kr=15º到45º,b值取为1~3mm;如工件有倒角,Kr值应等于倒角角度值,b值比倒角宽度大1~1.5mm;C———为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度,c值常取为3到8mm;D———为保证成行车刀刀刃延长到工件毛坯表面之外的附加刀刃宽度,常取 d=0.5~2mm。
5、设计计算刀具的廓形标出工件廓形上各组成点1-11,确定0-0线为基准,计算出1-22点处的计算半径r jx;再以1点为基准算出计算长度l jxl jx=基本长度±公差/2l j2=6mml j3=12mml j4=15mml j5=19mml j6=25mm5、确定刀具结构尺寸L c= 35mm H= 75mm F= 25mm B= 25mm E = 9.2mm d,=8mm f = 8mm M = 37.620-0.13mm6、用计算法求出N-N剖面内刀具廓形上各点至8.9点所在后刀面的垂直距离Px.之后选择1.2段廓形为基准线,计算出刀具廓形上各点到该基准线的垂直距离ΔPx,即为所求的刀具廓形深度。
湖南工学院金属切屑刀具课程设计说明书题目圆体成形车刀、棱体成形车刀和圆拉刀的设计专业级班姓名学号指导老师职称圆体成形车刀设计设计说明及计算备注设计课题:工件如下图所示,材料为ζb=0.65GPa碳钢棒料,成形表面粗糙度为Ra3.2um,在C1336型单轴自动车床上加工。
要求设计圆体成形车刀。
设计步骤如下:1) 选择刀具材料查高速钢牌号及用途表,选用普通高速钢W18Cr4V制造。
2) 选择前角γf及后角αf根据材料的力学性能,查成形车刀的前角和后角表得:γf=10°,αf=12°。
3)画出刀具廓形(包括附加刃)计算图如下取k r=20°,a=2mm,b=1.5mm,c=5mm,d=1mm。
标出工作廓形各组成点1-12。
以0-0线(通过9-10段切削刃)为基准(以便于对刀),计算出1-12各点处的计算半径r jx(为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响,故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算):a、b、c、d ------ 成形车刀的附加刀刃;a ------ 为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度,常取为0.5—3mm;b ------ 为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度,其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。
为使该段刀刃在主剖面内有一定后角,常做成偏角k r=15°--45°,b值取为1—3mm;如工件有倒角,k r值应等于倒角角度值,b值比倒角宽度大1—1.5mm;c ------ 为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度,c值常取3—8mm;d ------ 为保证成形车刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度,常取d=0.5—2mm。
高速钢牌号及用途表出自金属切削刀具设计简明手册第113页附表5。
注:在本课程设计中本书后面简称刀具设计手册。
成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表2-4。
r jx=基本半径±(半径公差/2) r j1=22.64/2mm=11.32mmr j2=28/2mm=14mmr j4=25/2mm=12.5mm再以1点为基准点,计算出计算长度l jxl j2=10mml j3=20mml j4=27mml j5=35mm4) 计算切削刃总宽度Lc ,并校验Lc/d min 之值 Lc=lj5+a+b+c+d=35+2+1.5+5+1=44.5mm d min =2×rj1=2×11.32=22.64mm 则5.29655.164.225.44min <==mmmmd L c ,允许。
成形车刀以及矩形花键拉刀设计说明书(一)成形车刀的设计1.1前言成形车刀又称为样板刀,它是加工回转体成形表面的专用刀具,它的切削刃形状是根据工件廓形设计的.成型车刀主要用于大量生产,在半自动或自动车床上加工内,外回转体的成型表面.成型车刀的种类很多,按照刀具本身的结构和形状分为:平体成形车刀,棱体成形车刀和圆体成形车刀三种.它的优点和缺点:稳定的加工质量,生产率较高,刀具的可重磨次数多,使用期限长,但是它的设计,计算和制造比较麻烦,制造成本高.目前多在纺织机械厂,汽车厂,拖拉机厂,轴承厂等工厂中使用.被加工零件如图1.所示,工件材料为:灰铸铁HT250;硬度HBS120 ;强度σb = 240Mpa。
矩形花键拉刀工件材料为:灰铸铁HT250;硬度HBS120 ;强度σb = 240Mpa;工件长度L=20mm。
1.2成形车刀的设计(1)原始数据:被加工零件如图(1)所示。
图(1)(2)设计要求:按照要求完成一把成型车刀,并且能够用该刀具加工出图示的工件。
(3)工件材料为:灰铸铁HT250;硬度HBS120 ;强度σb =240MPa。
(4)选择前角及后角由表(2-4)《金属切削刀具设计简明手册》得:fγ=10°,f λ=13°。
(5刀具廓形及附加刀刃计算根据设计要求取r κ=20°。
a=3mm ,b=1.5mm ,c=5mm ,d=0.5mm如图(2)所示:以0—0线(过9—10段切削刃)为基准,计算出1—12各点处的计算半径r 。
(注:为了避免尺寸偏差值对计算准确性的影响,故常采用计算尺寸---计算长度和计算角度来计算)图( 2 )jx r =基本半径±2半径公差j1r =j2r =9mm;mm mm r j 475.12)41.0225(4=-==j3r ;mm r j 5.01512)43240(227±=--==j5 r; mm r j 95.19)41.020(6=±=;mmr j 29.845cos 11=︒⨯-=j8r ;mmr r j j 94.745cos 5.1110=︒⨯-==j9r ;mm tg r r j j 202.17201612=︒-== j11r ;以上各个半径就是标注点的相对0—0线的半径长度,jx r 半径是进行刀具切削的各个点的设计绘制的。
棱体成型车刀的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解并掌握棱体成型车刀的基本概念、分类及用途。
2. 学生能够了解棱体成型车刀的结构组成,掌握其主要参数及其对加工精度的影响。
3. 学生能够掌握棱体成型车刀的安装、调整和使用方法。
技能目标:1. 学生能够运用所学的知识,正确选择和使用棱体成型车刀进行加工。
2. 学生能够根据加工要求,合理设置棱体成型车刀的切削参数,提高加工效率。
3. 学生能够解决实际操作过程中遇到的问题,具备一定的故障排除能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱机械加工专业,增强职业认同感。
2. 培养学生严谨细致、勇于探索的学习态度,提高实践操作能力。
3. 增强学生的团队协作意识,培养良好的沟通与交流能力。
课程性质:本课程为机械加工专业课程,以实践操作为主,理论联系实际。
学生特点:学生具备一定的机械加工基础知识,对实际操作有较高的兴趣。
教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力,培养学生解决实际问题的能力。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 棱体成型车刀的基本概念与分类- 引导学生了解棱体成型车刀的定义、特点及用途。
- 分析不同类型的棱体成型车刀及其适用范围。
2. 棱体成型车刀的结构与参数- 讲解棱体成型车刀的结构组成,强调各部分功能。
- 介绍主要参数(如前角、后角、刃倾角等)及其对加工精度的影响。
3. 棱体成型车刀的安装与调整- 指导学生掌握棱体成型车刀的安装方法,确保刀具稳定性。
- 讲解调整技巧,使学生在实际操作中能灵活运用。
4. 棱体成型车刀的切削参数设置- 分析切削参数(如切削速度、进给量、切削深度等)对加工效率的影响。
- 引导学生根据加工要求,合理设置切削参数。
5. 棱体成型车刀的加工应用与故障排除- 结合实际案例,讲解棱体成型车刀在加工中的应用。
- 分析常见问题及解决办法,培养学生的故障排除能力。
棱形成形车刀设计:XXX学号:XXX班级:XXX导师:XXX前言成形车刀是加工回转体成形外表的专用工具,它的切削刃形状是根据工件的轮廓设计的。
用成形车刀加工,只要一次切削行程就能切出成形外表,操作简单,生产效率高,成形外表的精度与工人操作水平无关,主要取决于刀具切削刃的制造精度。
它可以保证被加工工件外表形状和尺寸精度的一致性和互换性,加工精度可达IT9—IT10,外表粗糙度Ra6.3—Ra3.2。
成形车刀的可重磨次数多,使用寿命长,但是刀具的设计和制造较复杂,本钱高,故主要用在小型零件的大批量生产中。
由于成形车刀的刀刃形状复杂,用硬质合金作为刀具材料时制造比拟困难,因此多用高速钢作为刀具的材料。
棱形成型车刀是成型车刀三种中的一种,棱柱体的刀头和刀杆分开制作,大大增加了沿前刀面的重磨次数,刀体刚性好,但比圆体成形车刀制造工艺复杂,刃磨次数少,且只能加工外成形外表。
棱体成形车刀的后刀面是成形棱形柱面,前刀面是平面。
后刀面与燕尾面K-K平行,而前刀面与K-K呈倾角90°-〔rf+af 〕。
在制造棱体成形车刀时,将前刀面与后刀面的夹角磨成90°-〔rf+af 〕。
切削时,将后刀面安装出af 角,这样就形成了前角rf 和后角af 。
棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准,配装在刀夹的燕尾槽内。
刀具燕尾的后平面是夹固基准。
安装时,刀体竖立并倾斜角,刀夹下端的螺钉可将计算基准点的位置调整与工件中心等高后用螺栓夹紧,同时下端螺钉可以承受局部切削力,以增强刀具的刚性。
棱体成形车刀的刃磨比拟简单,只要在工具磨床上使用一简单的双向万能刃磨夹具,将刀具后刀面与砂轮外表的垂线装成〔rf+af〕的角度即可刃磨。
目录设计任务书 (4)设计方案 (5)一、机床的选择 (5)二、选择刀具材料 (5)三、选择刀具前角和后角 (5)四、棱形成型车刀的廓形设计 (6)五、用计算法求切削刃各点的廓形深度 (7)六、确定刀具各段切削刃的廓形宽度 (8)七、确定棱形成型车刀的构造尺寸 (8)八、刀具局部尺寸公差及形位公差 (8)九、绘制刀具和样板工作图 (9)十、UG效果图 (10)参考文献 (11)设计任务书条件:1.要加工的工件零件图如下所示。
棱形成形车刀设计
姓名:XXX
学号:XXX
班级:XXX
导师:XXX
前言
成形车刀是加工回转体成形表面的专用工具,它的切削刃形状是根据工件的轮廓设计的。
用成形车刀加工,只要一次切削行程就能切出成形表面,操作简单,生产效率高,成形表面的精度与工人操作水平无关,主要取决于刀具切削刃的制造精度。
它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换性,加工精度可达IT9—IT10,表面粗糙度Ra6.3—Ra3.2。
成形车刀的可重磨次数多,使用寿命长,但是刀具的设计和制造较复杂,成本高,故主要用在小型零件的大批量生产中。
由于成形车刀的刀刃形状复杂,用硬质合金作为刀具材料时制造比较困难,因此多用高速钢作为刀具的材料。
棱形成型车刀是成型车刀三种中的一种,棱柱体的刀头和刀杆分开制作,大大增加了沿前刀面的重磨次数,刀体刚性好,但比圆体成形车刀制造工艺复杂,刃磨次数少,且只能加工外成形表面。
棱体成形车刀的后刀面是成形棱形柱面,前刀面是平面。
后刀面与燕尾面K-K平行,而前刀面与K-K呈倾角90°-(rf+af )。
在制造棱体成形车刀时,将前刀面与后刀面的夹角磨成 90°-(rf+af )。
切削时,将后刀面安装出af 角,这样就形成了前角rf 和后角af 。
棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准,配装在刀夹的燕尾槽内。
刀具燕尾的后平面是夹固基准。
安装时,刀体竖立并倾斜角,刀夹下端的螺钉可将计算基准点的位置调整与工件中心等高后用螺栓夹紧,同时下端螺钉可以承受部分切削力,以增强刀具的刚性。
棱体成形车刀的刃磨比较简单,只要在工具磨床上使用一简单的双向万能刃磨夹具,将刀具后刀面与砂轮表面的垂线装成(rf+af)的角度即可刃磨。
目录
设计任务书 (4)
设计方案 (5)
一、机床的选择 (5)
二、选择刀具材料 (5)
三、选择刀具前角和后角 (5)
四、棱形成型车刀的廓形设计 (6)
五、用计算法求切削刃各点的廓形深度 (7)
六、确定刀具各段切削刃的廓形宽度 (8)
七、确定棱形成型车刀的结构尺寸 (8)
八、刀具部分尺寸公差及形位公差 (8)
九、绘制刀具和样板工作图 (9)
十、UG效果图 (10)
参考文献 (11)
设计任务书
已知条件:
1.要加工的工件零件图如下所示。
2.工件材料:45钢。
强度σb=600MPa。
设计方案
一、机床的选择
成形车刀是在普通车床、自动车床上车削内外成形表面的非标刀具,用它能一次切出成形表面,故操作简便,生产效率高,但成形车刀制造较为困难,用普通机床难以达到高精度要求。
因成形车刀加工的工件精度一般只能达到公差等级IT8~IT10、表面粗糙度为Ra10μm 左右;固根据加工工件的精度及表面粗糙度可知被加工车刀的加工精度必高于工件的加工精度,因参考《刀具设计手册》P248“成形车刀的设计要求”中可知成形车刀的加工等级一般为IT5~IT7,表面粗糙度值约为Ra3.2μm 左右;由于参考《金属切削机床概论》可知成形车刀的刀具轮廓部分一般是用“立式升降台铣床”加工,刀具燕尾部分是用“牛头刨床”加工制的。
所以,加工该车刀所用的机床种类为:立式升降台铣床和牛头刨床。
二、刀具材料的选择
参考高速钢的牌号和用途,选用普通高速钢W18Cr4V 制造。
三、选择刀具前角f γ和后角f α
经查《刀具设计手册》表7-9 对于工件材料为钢时
490/<a b MP σ 020=f
γ 588/490<<a b MP σ 015=f γ
785/588<<a b MP σ 010=f γ
由条件知GP b 6.0=σ 所以010=f γ
查《刀具设计手册》表7-10知
棱形车刀的后角一般在120~170,这里选择刀具后角为=f α140
四、棱形成型车刀廓形设计
已知条件有工件尺寸 n r r r 21, ,刀具参数f f γα,
计算公式h=f r γsin 1 fx x x r A γcos = f r A γcos 11= 1A A C X x -=
x fx r h /sin =γ )cos(f f x x C p αγ+= x=2,3,4...
(注:1. r 1是工件的最小半径
2 .r 2是工件廓形上一点的半径 ,以平均尺寸为计算值)
五、用计算法求切削刃各点的廓形深度
1-选择附加刀刃尺寸 根据刀具设计手册 2-2-2推荐尺寸选择
a=3 b=1.5 c=6 d=0.5
2-计算成型车刀宽度 L=lo+a+b +c+d=26+3+1.5+6+0.5=36
3-计算廓形各组成点计算半径 00.921==r r 00.1354==r r 50.1167==γγ
4-计算L/d m in =36/18=2 查《刀具设计手册》表7-2 成型车刀的许可宽度<3 5-工件最大廓形深度 t max =r 4-r 1=16-9=7
六、确定刀具各段切削刃的廓形宽度
h=56.1sin 1=f r γ A 1=f r r cos 1=8.86
由sin 33/r h f =γ得出=3f γ 6.890 A 3=33cos f r γ =12.91 C 3=A 3-A 1=4.05 P 3=C 3cos (f f αγ+)=3.70
sin 44/r h f =γ 得出r 4f =5.600
A 4=r 4cos γ4f = 15.92 C 144A A -==7.06 P 4=C 4cos(f f αγ+)=6.45
由sin 66/r h f =γ得出6f γ
= 7.800 A 6=r 6cos 6f γ =11.39 C 6=A 16A -=2.53 P 6=C 6cos(f f αγ+)=2.31
七、确定棱形车刀的结构尺寸
查《刀具设计手册》表7-3按照t max 选择刀具结构尺寸
L=36 H=75 B=19 A=25 E=6 F=15 d 1=6 M=34.46
(注:相关代号表示含义见《金属切削原理与刀具》P118图6-10)
八、刀具部分尺寸公差及形位公差
1-高度公差为±1
2-若工件图纸未注宽度公差,则刀具总宽度和总厚度公差按h11选取 3-廓形角度公差若工件图纸未注,取为±1
4-刀具楔角 的公差取±100--±300
5-两侧面对燕尾槽基准面的垂直面的垂直度公差为:在100mm长度上0.02-0.03mm
6-刀具廓形对燕尾槽基准面的平行度公差为:在100mm长度上0.02-0.03mm
九、绘制刀具和样板工作图
1.刀具图如下:
2.样板图如下:
十、UG效果图
参考文献
1.陆剑中、孙家宁主编,金属切削原理与刀具.北京:机械工业出版社,2011 2.顾伟邦主编,金属切削机床概论. 北京:机械工业出版社,2010
3.顾伟邦主编,金属切削机床(上、下册). 北京:机械工业出版社,1984 4.袁哲俊、刘华明主编,刀具设计手册.哈尔滨工业大学出版社,1988。