哈工大机械制造技术基础——可转位车刀设计

HarbinInstituteofTechnology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3.2，为精加工，但由于可转为车刀刃倾角s通常取负值，切屑流向已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0：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08，后角o：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04，主偏角：/1.25Ld，工艺系统刚度良好，故采用正方形刀片，主偏角75，负偏角'：工艺系统刚度良好，为减小已加工表面的粗糙值，取负偏角'5，刃倾角s：为了获得大于0的后角0及大于0的副刃后角'0，取刃倾角s5，后角0的实际数值及副刃后角'0和副偏角'在计算刀槽角度时经校验确定。四、选择切屑用量根据参考文献[1]表3.21，粗车时，背吃刀量pa4mm，进给量0.5mm/rf，可以由公式160cvvvcvXymmpCvKTaf求得速度。式中各数据由参考文献[1]表3.23：189.8vC，0.2m，0.15vx，0.2vy。由于可转为车刀更换较为方便，因此在设计时将寿命设为20min，由此估计切削速度选为140m/min。根据参考文献[1]表3.22，半精车时，背吃刀量pa1mm，进给量0.3mm/rf，刀尖圆弧半径1.0mmr。采用相同方法，估算切削速度为170m/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上压式，因此应选用无中心固定孔的刀片。2、选择刀片的形状按选定主偏角75，参照参考文献[2]2.4.4.2节刀片形状的选择原则，选择正方形刀片。3、选择刀片的精度等级参照参考文献[2]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pa4mm，主偏角75，刃倾角s5，将pa，，s代入下式可得刀刃的实际参加工作长seLseLsincospsa44.157mmsin75cos(5)令刀片的刃口长度(即便长)1.5seLL6.235mm，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pa4mm，进给量0.5mm/rf及参考文献[2]选择刀片厚度的诺莫图图2.3，求得刀片厚度4.8mmS。6、选择刀尖圆弧半径r根据已选择的背吃刀量pa4mm，进给量0.5mm/rf及参考文献[2]选择刀尖圆角半径的诺莫图2.4，求得连续切削时r1.2mm。7、选择刀片断屑槽型式和尺寸参照参考文献[2]2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则，由于工件时铸铁，工件塑性较差，很难形成较长的切屑，因而在设计时不需要在刀片上设计断屑槽。8、选择端面车刀型号综上7个方面的选择结果，根据参考文献[2]表2.10确定选用的刀片型号为SPUN150412。具体参数为：15.875mmLd，4.76mms，1.2mmr，2.791mmm，刀片刀尖角90b，刀片刃倾角0sb法前角0nb，法后角11nb。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，本题中选择与刀片形状相同的刀垫：正方形，中心有圆孔。尺寸为：长度15.875mmL，厚度4.76mms，中心孔直径15.4mmd，材料为YG6硬质合金。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rgkg752、刀槽刃倾角sgsgs53、刀槽前角og将08，bn0，s5代入下式tanogsnbsbncostantan1cos/tantan000tan可以求得，og84、验算车刀后角0车刀后角0的验算公式为：0tan(tantancos)1tantancosnbogsnbogs将og8，s5，11nb代入上式，可以求得，0tan0.0676，则03.86，与所选角度相近，可以满足切削要求。而刀杆后角04og5、刀槽副偏角''180rgrrgr，90rgr可以得到，'180rg车刀刀尖角r的计算公式为cosr[cosrbsogsogsintan)(tan12]coss当rb90时，上式变为cosrsogsintancoss将og8，s5代入上式得r89.3故'rg'r18075589.315.7取'15.7rg6、验算车刀副后角'0车刀副后角的验算公式为：0tan''''''(tantancos)1tantancosnbogognbogsg当'0nb时'0tan'2'costansgogtan'og'tanogcosrgtan'sgsinrgtan'og'tanogsinrgtan'sgsinrg将'og8，sgs5，rgr89.3代入上式可以得到，'og5.09，'og3.04再将'og5.09'og3.04代入'0tan'2'costansgog可以得到，'04.97满足切削要求。取刀槽副后角''5ogo，综上，可以归纳出：车刀的几何角度：08，o3.86，75，'r15.7，s5，'o4.97刀槽的几何角度：og8，og4，rg75，'rg14.6，sg5，'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gg及其方位角gg将og8，sgs5代入下式tanggsgog22tantan可以得到，gg9.40将og8，sgs5代入下式tanggtantanogsg可以得到，gg58.102、计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg将og8，sg5，g75代入下式tanpgtancostansinogogsgrgtanfgtansintancosogogsgrg可以得到，pg3.13，fg2.42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)由于切削深度及进给量太小，故强度足够，不必校核。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150mm。十、设计上压式结构沉头螺钉选择：由刀垫孔直径为5.4mm，定做开槽盘头螺钉，以适应刀垫要求，长度初定为15mm。压紧螺钉选择：选择M6的圆头螺钉紧固，长度初选为25mm。压板：另行设计加工。十一、绘制车刀结构简图参考文献[1]《械制造技术基础》李旦，韩荣第等主编.—2版.—哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011.1[2]《机械制造技术基础课程补充资料》[3]《金属切削刀具课程设计指导书》/王娜君主编[4]《金属切削刀具设计简明手册》/刘明华主编.—北京：机械工业出版社