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圆体成形车刀设计

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圆体成形车刀设计
1150111-01 秦磊
一、设计课题：
工件材料为45#钢，0.6b GPa σ=，工件如下图1所示。

要求设计圆体成形车刀，D=35mm ，d 1=22.28mm ，d 2=34mm ，d 3=32mm ，L 1=10mm ，L 2=25mm ，L 3=30mm ，L 4=40mm ，R=20mm 。

图1 加工工件图
二、圆形成形车刀的结构尺寸： 序号 项目 数据来源或计算
采用值 1 刀具材料 W18Cr4V
2
前角与后角
由表2－6
15;12f f γα=︒=︒
3 最大廓形深度
max 3422.28
5.862
t mm -=
= max 5.86t mm = 4 外径 由表2－2
D 0=40mm
R 1=20mm
5
画出工件廓形及刀具廓形标出各组成点及计算半
径
计算图（见图2）
r 1=22.28/2=11.14mm
r 2·3=34/2=17mm
r 4·5=32/2=16mm r 1=11.14mm
r 2·3=17mm
r 4·5=16mm
6
成型刀宽度
L 0=L 4+a+b+c+d
=40+4+1+6+1=52mm
L 0=52mm
校验成型刀的宽
度
工件的最小直径d min ：
min 12211.1422.28d r mm ==⨯=
0min 52 2.3 2.522.28
L d ==<允许 宽度允许
7 其余尺寸 按表2－2 d=13mm
d 1=20mm d 2=20mm
工件各组成点尺寸图2
三、圆形成形车刀截形计算： 已知 条件 工件计算半径1r 11.14mm =，23r 17mm = ，45r 16mm = 刀具前，后角及外径15;12f f γα=︒=︒，R 1=20mm
步骤 计算
采用值（mm ） 1 1h sin 11.14sin15 2.8832f r γ==⨯︒= h=2.8832
2
11cos 11.14cos1510.7604f A r γ==⨯︒=
110.7604A =
3 1sin 20sin(1512)9.0798c h R ε==⨯︒+︒= 9.0798c h =
4 11cos 20cos2717.8201B R ε==⨯︒=
117.8201B =
5 454545 2.8832sin 0.1802,10.381416
f f h r γγ=
===︒ 4510.3814f γ=︒
6 454545cos 16cos10.381415.7381f A r γ==⨯︒= 4515.7381A =
7 4545115.738110.7604 4.9777C A A =-=-= 45 4.9777C =
8 4514517.8201 4.977712.8424B B C =-=-=
4512.8424B =
9
4545459.0798
tan 0.707,35.260312.8424
c h B εε=
===︒ 4535.2603ε=︒
10
45459.0798
15.7283sin sin 35.2603c h R ε=
==︒
451452015.73 4.27P R R =-=-=
4515.73R = 45 4.27P =
11 232323 2.8832
sin 0.1696,9.764617
f f h r γγ=
===︒ 239.7646f γ=︒
12 232323cos 17cos9.764616.7537f A r γ==⨯︒= 2316.7537A = 13 2323116.753710.7604 5.9933C A A =-=-= 23 5.9933C =
14 2312317.8201 5.993311.8268B B C =-=-=
2311.8268B =
15
2323239.0798tan 0.7677,37.513411.8268
c h B εε=
===︒ 2337.5134ε=︒
16
23239.0798
14.9107sin sin 37.5134c h R ε=
==︒
231232014.91 5.09P R R =-=-=
2314.91R =
23 5.09P =
图3 成形车刀样板图。

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成型车刀的设计与计算

成型车刀的设计与计算



对于圆体成形车刀，制造时使车刀中心到前刀面的垂直
距离为h0。安装时使刀尖即基准点1位于工件中心高度位置， 并使刀具中心比工件中心高出，这样刀具就能获得所需的
前角和后角。对于径向和轴向进给成形车刀，其名义前、
后角也就是刀具上基准点处进给方向的前、后角，即可用 和来表示。但对于斜装成形车刀则是两个不同的概念，刀 具的名义前、后角是成形车刀1点处的标注角度，它是成形 车刀设计、制造、刃磨和测量时所参考使用的角度，不一
定就是进给剖面1点处的和角度，因此不可混为一谈。
三、成形车刀廓形的精确设计

1.成形车刀造型原理 2.斜装成形车刀廓形精确设计
1. 2. 3. 4. 斜装成形车刀刀刃方程求解 斜装棱体成形车刀廓形精确设计 斜装圆体成形车刀廓形精确设计 实例计算 轴向成形车刀刀刃方程求解 轴向棱体成形车刀廓形精确设计 轴向圆体成形车刀廓形精确设计
两种方法：
1、中滑板+小滑板
2、床鞍+中滑板 方法1小滑板不能连
续进给，劳动强度大； 多用方法2来完成成形 面的下图表示用靠模加工 手柄的成形面2。此时刀架的横向滑板 已经与丝杠脱开，其前端的拉杆3上装 有滚柱5。当大拖板纵向走刀时，滚柱 5即在靠模4的曲线槽内移动，从而使 车刀刀尖也随着作曲线移动，同时用 小刀架控制切深，即可车出手柄的成 形面。这种方法加工成形面，操作简 单，生产率较高，因此多用于成批生 产。当靠模4的槽为直槽时，将靠模4 扳转一定角度，即可用于车削锥度。 这种方法操作简单，生产率较高，但 需制造专用靠模，故只用于大批量生 产中车削长度较大、形状较为简单的 成形面。

成形车刀廓形的精确设计，不仅与刀具的进给方
向有关，而且与其安装形式有关。正装成形车刀包括径
径向圆体成形车刀的分段设计

径向圆体成形车刀的分段设计

径向圆体成形车刀的分段设计贵州工业大学机械系何林0 概述径向圆体成形车刀加工工件圆锥面时，由于刀具前刀面平面没有通过工件圆锥面轴线，要使加工出的圆锥面形状准确，刀具的刃形就必须做成刀具前刀面与工件圆锥面相交得的双曲线。

在实际制造时，由于双曲线刃形制造复杂困难，刃形精度不易保证，通常把径向圆体成形车刀也做成圆锥面。

由于刀具前刀面与径向成形车刀本身的圆锥表面相交的曲线也为双曲线，该双曲线就是刀具的实际刃形曲线，这样就造成成形车刀的实际刃形双曲线与成形车刀应具有的刃形双曲线不一致(见图1)，从而产生双曲线误差，它影响了被加工工件的精度。

图1 径向圆体成形车刀加工锥面数学模型径向圆体成形车刀加工圆锥面的双曲线误差的大小与被加工工件锥半角a w,锥长l w，锥小头半径r1w以及刀具前角γf,后角a f,刀具的最大半径R1有关。

1 数学模型径向圆体成形车刀加工圆锥面的数学模型如图1所示，图中oxyz坐标系为工件坐标系，且不难得出工件圆锥面在oxyz中的方程：x2+y2=(r1w-ztgαw)2 (1)其中：r1w—工件圆锥小头半径αw—工件圆锥锥半角刀具前刀面平面在oxyz中的方程x+ctgγf y=r1w (2)其中：γf—圆体成形车刀的前角圆体成形车刀圆锥面在oxyz中的方程：(x-r1w-R1cosαf)2+(y-R1sinαf)2=(R1+ztgαc)2(3)其中：R1—圆体成形车刀最大半径αf—圆体成形车刀的后角αc—圆体成形车刀的锥半角tgαc=(R1-R2)/l w，R2为与工件锥面大头半径r2w处对应的圆体成形车刀半径，可用下式计算：因此有刀具前刀面平面与工件锥面相交双曲线(理论刃形)方程：刀具前刀面平面与圆体成形车刀本身圆锥面相交的双曲线(实际刀刃刃形曲线)的方程：取一系列的垂直于Z轴的平面(即取一系列的z值)，分别与式(5)、式(6)理论刃形双曲线和实际刃形双曲线相交，分别得到一系列点，设与理论刃形双曲线相交的点为(x wi,y wi,z i)，与实际刃形双曲线相交的点为(x ci,y ci,z i)，这两点之间的距离Δi在xoz平面的投影δi直接反映了该圆体成形车刀加工工件以后对工件半径方向上精度影响的大小。

基于Solidworks的圆体成形车刀设计

基于Solidworks的圆体成形车刀设计

ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄｒ ｉ ｃ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ １ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｔ ｕｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ；ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ；Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋｓ
ａ ｃ ｃ ｕｒ ａ ｃ ｙ，ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｗｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｅ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｔ ｕ ｎｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ｗｈｉ ｃ ｈ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ— ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ— —ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｉｌ ｆ ｅ ｏ ｆ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ａ ｐｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ．
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９—３ １ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ４— ０ ３
基于 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 的 圆体 成 形 车 刀设 计
于善 平 ， 罗跃 纲 ， 吴 斌
（ 大连 民族 学 院 机 电信 息工程 学 院， 辽宁 大连 １ １ ６ ６ ０ ５ ）
Ａｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ． Ｔ ｈｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｉｅ ｆ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｈａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ．Ｍｏ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ，ｉ ｔ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ．
金属切屑刀具设计——圆体成形车刀、棱体成形车刀、圆拉刀的设计

金属切屑刀具设计——圆体成形车刀、棱体成形车刀、圆拉刀的设计

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。