刀具设计

佳木斯大学

机械设计制造及其自动化专业

（卓越工程师）

设计说明书

（工业产品造型设计）

题目：可转位车刀设计

学院：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

姓名：

指导教师：

完成日期：2013年11月26日

佳木斯大学机械工程学院

目录

一刀片材料的选择 (3)

二刀具合理几何参数的选择 (3)

三切削用量的选择 (4)

四刀片夹固结构的选择 (4)

五刀片形状和尺寸的选择 (4)

六刀片型号和基本参数的确定 (6)

七刀杆选择（刀杆材料、尺寸） (6)

八刀槽角度的计算 (6)

九选择硬质合金刀垫（国家标准） (8)

十绘制刀具工作图和零件图 (9)

设计要求：

杠销式75°机夹不重磨车刀工件：40Mn，HB≤229 光轴，Ra12.5机床：C620

推荐：V=80，αp=4—10，f =0.4—0.8

一刀片材料的选择

硬质合金是由难熔金属碳化物（如WC、TiC℉、TaC、NbC等）和金属粘结剂经粉末冶金方法制成的。

硬质合金分为三类：YT,YG,YW。

YG类硬质合金主要用于加工铸铁和有色金属，YT类主要用于加工钢料，YW 类抗弯强度、疲劳强度和冲击韧度高，抗氧化能力和耐磨性也比较好，可用于加工铸铁及有色金属。YT类硬质合金适于加工钢料。加工钢料时，金属塑性变形大，摩擦很剧烈，切削温度很高。YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，特别是较高的耐热性，抗粘结扩散能力和抗氧化能力也很好。在加工钢料时，刀具磨损小，刀具耐用度较高，所以在加工40 Mn材料工件时应选择YT类硬质合金作为刀具材料。选取刀片材料为YT15。

二刀具合理几何参数的选择

1.主偏角

主偏角kr主偏角对可转位车刀的寿命影响较大。一般来说，减小主偏角可提高刀具工作寿命。但当工艺系统或被加工工件刚性不足时，减小主偏角会增大径向力，从而加大变形挠度，引起加工振动，降低加工精度和加工表面质量，同时影响刀具寿命，因此，应针对不同的加工条件选择不同的主偏角。设计刀具时的主偏角推荐值见表1。

2.前角的选择

加工塑性材料时（钢），应选用较大前角。切削钢料时，切削变形很大，切屑与前刀面的接触面积较长，刀屑之间的压力和摩擦力都很大，为了减小切屑的变形和摩擦，宜选用较大的前角。用硬质合金刀具加工一般钢料时，前角可选用10°-20°，在这里选取15°。

3 后角的选择

后角的作用主要是减小切削过程中刀具后刀面与加工表面之间的摩擦，后角的大小还影响作用在后刀面上的力、后刀面与工件接触长度以及后刀面磨损强度，因而对刀具耐用度及加工表面质量有很大影响。

刀具合理后角在f≤0.25㎜/r时可选用10°-20°，在f≥0.23mm/r时取为5°-8°。所以当f＝0.4-0.8时，后角应该选用5°-8°。在这里选取5°。

4 刃倾角的选择

再加工一般钢料和铸铁时，无冲击的粗车取刃倾角为0°—-5°，精车取0°-5°。在这里选取-5°。

三切削用量的选择

题目中已经给出f=0.4-0.8

四刀片夹固结构的选择

可转位车刀的典型刀片夹固结构有：偏心式、杠杆式、上压式、楔销式、拉垫式和杠销式等。这里选择杠销式，结构比较简单，夹紧力大，夹紧可靠，刀尖位置精度高，操作方便，不阻碍切屑流动，便于观察切削区的工作情况。缺点是夹紧力与切削力的方向相反。

五刀片形状和尺寸的选择

1 中心孔的选择

因为所选的是杠销式车刀，所以有中心孔。

2 刀片形状的选择

国家标准GB2076—87中规定的硬质合金可转位刀片有17种刀片形状，常用的是：三角形、正方形、偏8度三边形、凸三边形等。选择刀片形状时，主要依据被加工工件的工序性质、工件形状、刀具耐用度和刀片的利用率等进行。三角形刀片的加工范围较广泛，90度外圆车刀、90内孔镗刀都可以采用三角形刀片。其优点是：加工时径向切削力小，适用于在工艺系统刚性较差的条件下使用。缺点是：刀尖角小，刀尖强度差，散热面积小，刀具耐用度较低。为改进三角刀片的上述缺点，可选用偏8度三边形和凸三边形刀片，这两种刀片的刀尖角都比三角形刀片的刀尖角大，这既可以提高刀尖强度又增加了散热面积，因而使刀具耐用度也有所提高。此外，用偏8度三边形刀片加工外圆时候，还可以减少已加工表面的残留面积，使表面粗糙度变小。

正方形刀片适用于主偏角为45度、60度、75度的各种外圆车刀、断面车刀及镗孔刀，通用性好。有较大的刀尖角，刀尖强度高，散热面积大，可以提高刀具耐用度。因此正方形车刀适用较为普遍。

因为选择的是75°主偏角，所以选择正方形刀片较为合理。

3 选择刀片等级精度

车削用硬质合金可转为刀片的精度等级有U （普通等级）M （中等级）G （精密级）等3种。一般情况下选择U 级。有特殊情况时才选用M 和G 级。 4 刀片基本尺寸的确定

(1)刀片内切圆直径或者边长的确定 选择刀片内切圆直径或边长时，首先应根据切削深度p a 、主偏角r k 和刃倾角s λ的大小，计算出主切削实际参加工作长度se L ，然后令刀片的刃口长度（即边长）L >1.5se L ，便能保证切削工作顺利进行。

直线切削刃的实际参加工作长度se L 的近似计算公式为 sin cos p

se r s

a L k λ=

不同形状的刀片，其边长L 和内切圆直径d 的关系不同，可以通过计算求得。对于正方形刀片：L d =

，对于三角形刀片：L =。 所以根据计算se L =5/（0.9659*0.9962）=5.196mm 刀片边长L >1.5se L =1.5*5.196=7.794

所以L d =>7.794 （2）刀片厚度的确定 刀片厚度主要应从保证刀片强度的观点出发进行选择。当被加工材料选定后，刀片所受切削力的大小，主要取决于进给量f 和切削深度的大小，进给量和切削深度越大，切削力也越大，就应该选用较厚的刀片。 已知背吃刀量为5mm ，进给量为0.4-0.8mm,根据诺模图可以知道刀片厚度s ≥

4.8mm

1-1选择刀片厚度的诺模图

(3) 刀尖圆角半径的确定 国标GB2077-87中规定刀尖圆角半径为0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4和3.2mm 。刀尖圆角半径越大，刀尖强度高，散热条件好，可以提高刀具耐用度，并使表面粗糙度变小；但刀尖圆角半径如果过