刀具设计 [文档在线提供]
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免责声明：文档在线网中所有的文档资料均由文档在线网会员提供,该文档资料的版权属于提供者所有。文档在线网会对会员提供的文档资料进行筛选和编辑，但是并不声明或保证其内容的合法性和正确性。1 前言
本设计是根据高等职业院校机械制造专业制定的《金属切削原理与刀具》的部分内容为依据设计的。
本设计主要针对对刀具的设计，使高等职业院校学生对课程理念加深印象。
此设计包括刀具材料的选择，刀具几何参数的选择两部分，共分六节，依次为：对零件的分析、刀具材料的选择、刀具几何参数的选择、切削液的选择、进给量的选择、以及计算。
此设计突出了基础知识，用于分析和解决切削时有关提高质量、提高效果和降低成本等技术问题，介绍了如何选择刀具材料，刀具几何参数，切削液以及进给量的选择，最终计算是否符合车床的使用效率，在设计当中，给出了车床的基本用量。
为了便于理解，此设计还给出了车刀的工作图，用来加深印象及理解，途中还标注了相关的尺寸。
本设计在设计过程中得到了许多同学和老师的帮助和指导，谨表衷心感谢。设计中尚有错误、疏漏和不妥之处，敬请批评指正。
目录 免责声明：文档在线网中所有的文档资料均由文档在线网会员提供,该文档资料的版权属于提供者所有。文档在线网会对会员提供的文档资料进行筛选和编辑，但是并不声明或保证其内容的合法性和正确性。2 一、零件分析
1、零件技术要求的加工性分析
2、零件结构的切削加工性分析
3、零件材料的切削加工性分析
4、生产纲领分析
二、刀具材料选择
1、说明刀具材料在加工中应有的性能与其作用
2、说明选择常用刀具材料的原由
3、比较常用刀具材料的性能特点，说明刀具材料的选择方法及选择依据
三、刀具几何参数的选择
1、车刀类型的选择
2、各几何参数在切削中的作用
①前角r0的作用
②后角αo的作用
③主偏角κr的作用
④刃倾角λs的作用
⑤副后角αo＇的作用
⑥副偏角κr＇的作用
⑦刀尖圆弧半径的选择
⑧刃口形式的选择
3、刀具结构参数的选择
① 刀柄的选择
② 刀头的选择
③ 刀片的选择
④ 刀槽的选择
4、可能存在的问题
四、切削液的选择
㈠ 切削液的作用
㈡ 切削液的种类及应用 免责声明：文档在线网中所有的文档资料均由文档在线网会员提供,该文档资料的版权属于提供者所有。文档在线网会对会员提供的文档资料进行筛选和编辑，但是并不声明或保证其内容的合法性和正确性。3 五、切削用量的选择
⒈选择背吃刀量
⒉选择进给量
六、计算
任务书
车刀设计
C6140 功率7.5KW η=85％
车外圆
ZGMn13高锰钢，无硬皮
1. 刀具几何参数，结构参数的选择
2. 切削液选择
3. 刀具材料选择
4. 切削用量
5. 刀具工作图
说明书
1.说明书A4纸
2.零件结构，技术要求：粗车
3.材料性能分析
4.材料力学性能分析
5选择刀具材料
6.刀具应具备的力学性能
7.刀具种类
8.不同种类刀具特点
9.刀具，刀尖，几何角度的选择
一、零件分析
1、零件技术要求的加工性分析
ZGMn13高锰钢为难加工材料，硬度为210HBS，抗拉强度σb=0.981GPa，伸长 免责声明：文档在线网中所有的文档资料均由文档在线网会员提供,该文档资料的版权属于提供者所有。文档在线网会对会员提供的文档资料进行筛选和编辑，但是并不声明或保证其内容的合法性和正确性。4 率δ=80%，冲击韧度为αk=2943KJ\m2，热导率k=13w/(m.k),其加工性等级为：“4.5.9.9a.8”，高锰钢的伸长率和冲击韧度很高，切削时塑性变形大，加工硬化严重，硬化层深度达0.1~0.3mm以上，硬度较基体高两倍左右，热导率较小，切削温度高。零件要求粗加工，毛坯L=450mm，D=Φ74mm，要求加工到L=450mm,D=Φ63mm,表面粗糙度为Ra=3.2um。
2、零件结构的切削加工性分析
ZGMn13的L=450mm，D=Φ74mm，L/D=6为短轴，又为粗加工，加工的余量大，不易振动及变形。
3、零件材料的切削加工性分析
ZGMn13高锰钢为难加工材料，硬度为210HBS，抗拉强度σb=0.981GPa，伸长率δ=80%，冲击韧度为αk=2943KJ\m2，热导率k=13w/(m.k),,因此，其伸长率和冲击韧度很高，塑性变形大，加工硬化严重，切削温度高，切削时，刀具易磨损，寿命低。
4、生产纲领分析
生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。
根据生产纲领的大小和产品品种的多少，机械制造企业的生产可分为单件生产、成批生产和大批量生产三种生产类型。
①单件生产：产品的种类多而同一产品的产量很小，工件地点的加工对象完全不重复或很少重复。如重型机械、专用设备或新产品试制都属于单件生产。
②成批生产：工作地点的加工对象，周期性的进行轮换。如普通机床、纺织机械等的制造属于成批生产。
按照批量的大小，又可分为小批量生产、中批量生产和大批量生产三种类型。
③大量生产：产品数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。
我们使用的是CA6140机床，加工高锰钢零件，根据以上的分析，我们所加工的零件为中批量生产。
二、 刀具材料选择
1、说明刀具材料在加工中应有的性能与其作用
由于ZGMn13是难加工材料，硬度为210HBS，伸长率和冲击韧度都很高，塑性 免责声明：文档在线网中所有的文档资料均由文档在线网会员提供,该文档资料的版权属于提供者所有。文档在线网会对会员提供的文档资料进行筛选和编辑，但是并不声明或保证其内容的合法性和正确性。5 变形大，加工硬化严重，切削温度高。因此，刀具材料的硬度应高于ZGMn13 ，且应降低在加工过程中的加工硬化、切削温度，采用目前新开发的超细颗粒并添加稀金属TaC的硬质合金K10牌号，但K10在生产加工中不易刃磨及查找相关参数，且费用高，从经济性考虑，不宜采用，而符合以上要求的YT5更为实用。
2、说明选择常用刀具材料的原由
在切削时，由于塑性变形以及摩擦，使刀具受到高温高压作用，此外还要承受冲击与振动。为避免迅速磨损或破损，刀具材料的选用应具有以下基本性能：
(1)高硬度和高耐磨性 硬度是刀具材料应具备的基本特征。刀具材料的硬度应大于工件材料的硬度。一般应在62HRC以上。
刀具材料的硬度越高，耐磨性就越高；组织中硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性就越高。
(2)足够的强度和韧性 刀具材料必须具备足够的强度和韧性，以能承受切削力、冲击和振动等的作用。
（3）高的耐热性 亦称热硬性及红硬性，即在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性能力。它是衡量刀具材料切削性能的主要标志。此外，刀具材料在高温下应具有抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。还应有良好的热导性和耐热冲击性。
（4）良好的工艺性 即在制造时应有好的锻造、热处理、高温塑性变形、可磨削等能力。
3、比较常用刀具材料的性能特点，说明刀具材料的选择方法及选择依据
刀具材料的选用应尽量结合本国资源，降低刀具材料的价格和制造成本。生产中应根据不同的切削条件合理选择刀具切削部分材料，以充分发挥各种刀具材料的性能特点。
K10的刀具，为硬质合金，硬度为89~93HRA,耐热性可达800~1000℃，抗弯强度1~1.75GPa，冲击韧性0.4MJ/㎡左右，适用于加工车铁、铜及有色金属材料。钨钛钴类（YT）：
由碳化钨、碳化钛和钴组成，加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料，如各种钢材。
常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳 免责声明：文档在线网中所有的文档资料均由文档在线网会员提供,该文档资料的版权属于提供者所有。文档在线网会对会员提供的文档资料进行筛选和编辑，但是并不声明或保证其内容的合法性和正确性。6 化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击，所以YT5常用于粗加工，YT15和YT30常用于半精加工和精加工。
YG类硬质合金的韧性和导热性较好，不易与切屑粘结，因此适用于不锈钢粗车加工；而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好，适合于不锈钢的精车加工。
因此选用YT5作为刀具材料十分合适。
三、 刀具几何参数的选择
1、车刀类型的选择
车刀的种类很多，按用途可分为外圆车刀、端面车刀、切断车刀、螺纹车刀和内孔车刀等；按结构又可分为整体式、焊接式、机夹式和可转位式，按照要求，我们选用焊接式车刀，焊接式车刀是将硬质合金刀片钎焊在碳素结构钢刀柄的刀槽内的车刀，它具有结构简单，制造方便，可按需刃磨，并且刚性好等优点，应用广泛。
2、各几何参数在切削中的作用
① 前角r0的作用
前角是起切削作用的一个重要角度，它的大小影响切削变形、刀——削面间摩擦、散热效果、刀具强度和加工精度等。因此，选择好前角十分重要。
当前角r0增大，剪切角φ随着增大，金属塑性变形小，变形系数ξ减小，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小。选择前角应遵循以下基本原则：
按加工精度要求 精加工前角较大，粗加工较小，加工铸锻毛坯件，带硬质点表面和断续切削前角小，成型刀具和展成刀具为减小重磨后刃形误差前角取零或很小；
按加工材料要求 加工材料的塑性、韧性高，前角较大；强度、硬度高，前角较小，加工脆性、淬硬材料前角小或负值；
按刀具材料要求 高速钢刀具的抗弯强度、韧性较高，前角大，硬质合金刀具前角较小；陶瓷刀具的强度、韧性低，前角更小些；ZGMn13为材料零件为粗加工，强度硬度高，所以前角较小，且刀具材料YT5为硬质合金，前角也应小，综合选择，r0=3o。
② 后角αo的作用
