S刀片45°直头外圆车刀设计

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ap半精车时a=1 mm，f=0.3mm/r,v=130mm/minp1.5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 =sr pk a λcos sin=4.267mmL>1.5L se =sr pk 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。

确定刀片型号：SNUM190612-A5，尺寸为L=d=19.05mm,S=6.35mm,d1=7.93mm,m=3.452,r ε=1.2mm刀片参数： 精车刀尖角r ε=90o ，刃倾角λsn =0°，法后角sn α=0°，法前角sn γ=20°，断屑槽宽W n =4mm 1.6确定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的需要及刀片型号和尺寸：适合于杠杆式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM190612-A5相对应的硬质合金刀垫的型号为：S15B,其具体尺寸为：L=d=18.05mm,S=6.35mm,d1=8.7mm, r ε=1.6,D=10.3mm C=2.0mm1.7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1.7.1刀杆主偏角K rg =K r =45°1.7.2刀槽刃倾角λsgsg λ=s λ=-61.7.3刀槽前角og γ 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角og γ的计算公式为：tan og γ=将o γ=14°，nb γ=20°，s λ=-6°代入式tan tan cos 1tan tan cos nbo so nb s γγλγγλ-+得： tan og γ=-0.107 则og γ=-6.107° 取og γ=-6°1.7.4验算车刀后角0α车刀后角0α的验算公式为 tan 0α=sog nb ss og nb λγαλλγαcos tan tan 1cos )cos tan (tan +-当nb α=0°时，将og γ=1°，s λ=-6°代入 则tan 0α=0.1040 则 0α=5.937o与所选后角值相近，可以满足切削要求。

而刀杆后角og α=0α 故αog=5.937°，取og α=6°1.7.5刀杆副偏角K rg ′ ∵ K′rg=K′r 而 K r ′=180°-K r -r ε 又∵rg ε=r ε，K rg =K r∴K rg ′=180°-K rg -rg ε=180°-K r -r ε车刀刀尖角r ε的计算公式为cot r ε=[cot rb εs s og s og λλγλγcos ]sin tan )cos (tan 12-+ 将rb ε=90°，og γ=14°，s λ=-6°代入得 cot r ε=[cot rb εs s og s og λλγλγcos ]sin tan )cos (tan 12-+ 则 r ε=90.63°故 K rg ′= K r ′=180°－45°－90.63° =44.37 取 K rg ′=44.5° 1.7.6检验车刀副后角o α′车刀副后角o α′的验算公式为 tan o α′='''''cos tan tan 1cos )cos tan (tan rgg o nb rgrg og nb λγαλλγα+-当nb α=0°时，则式为 tanα'o =-tan γogcos '2rg λ而 tanγog ′=-tan og γcos rg ε+tan rg λsin rg ε tan λ'rg=tan og γsin rg ε+tan rg λcos rg ε将og γ=-6°，rg λ=r λ=-6°，rg ε=r ε=90.63°代入得： tan γ'og=-tan （-6°）cos90.63°+tan（-6°）sin90.63°=-0.106 则 γ'og=-6.05°tan λ'rg=tan （-6°）sin90.63°+tan（-6°）cos90.63°=-0.104 则 λ'rg=-5.94°再将γ'og=-6.05°，'og λ=-5.94°代入式得: tan 'o α=-tan(-6.05)°cos 2(-5.94)°=0.105 则 'o α=5.99° 可以满足切削要求而刀杆副后角'og α='o α故'og α=5.99°，取'og α=6°综合上述计算结果，可以归纳为： 车刀的几何角度为:o γ=14°，o α=5.94°，K r =45°，K 'r =14.37°，λs =-6°，'o α=5.99° 刀杆于刀槽的几何角度为；og γ=-6°，og α=6°，K rg =45°，K 'rg =14.5°，rg λ=-6°，'og α=6°1.8选择刀杆的材料和尺寸 （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。

（2）选择刀杆尺寸 1)选择刀杆截面尺寸因为加工使用CA6140车床加工，其中心高为200mm,并考虑到位提高刀杆，选取刀杆的截面尺寸B ⨯H=20⨯25mm由于切削深度ap=3，进给量f=0.6/r ，可以不必校验刀杆强度。

2）选择刀杆长度尺寸 选取刀杆长度为150mm 。

1.9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,发蓝。

（2）选择偏心销直径dc 和偏心量e dc=d1-(0.2—0.4)mm前面已经选定d1=6.35，括号内取最大值0.4 则dc=5.95mm 。

偏心值e 即μμμ212201122++≤d d为使计算方便取μ1=μ2=0.13，d d 20=,μ211+=1，则上式成为mm d 77.013.00=≤取e=0.75为使刀片夹固可靠，选用自锁性能较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径d2为M6。

（3）计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置 用公式将m 和n 求出m=ββcos 2sin 201d d d --+ n=ββsin 2cos 201d d d--+ 根据前面已选定的尺寸知mm mmdd 95.535.601== mm mmd 75.0875.15==取30=β°则m=8.14mm n=7.19mm第2部分工艺部分2.1 零件的作用轴是组成机器零件的主要零件之一。

一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。

因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。

按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。

工作中，既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。

这类轴在各种机器中最为常见。

只承受弯矩而不承受转矩的轴称为心轴。

心轴又分为回转心轴和静止心轴两种。

只能承受转矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。

2.2零件的工艺分析（1）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。

（2）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。

在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。

在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。

（3）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。

所以必须安排修研中心孔工序。

修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。

（4）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。

因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。

但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。

（5）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。

一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。