机械制造技术基础可转位车刀设计

课程大作业说明书课程名称：机械制造技术基础设计题目：可转位车刀设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：目录一．设计题目 (1)二．选择刀片夹固结构 (1)三、选择刀片结构材料 (1)四、选择车刀合理角度 (1)五、选择切屑用量 (2)六、刀片型号和尺寸 (2)七、选择硬质合金刀垫型号和尺寸 (3)八、计算刀槽角度 (3)九、计算铣制刀槽时所需的角度 (6)十、选择刀杆材料和尺寸 (7)十一、选取杠杆、弹簧及相关尺寸 (7)十二、绘制车刀结构简图 (8)参考文献 (8)一．设计题目车削如下图所示零件，其加工顺序为：①车直径150外圆及大端倒角---②车大端端面----③粗车直径142外圆---④精车直径142外圆---- ⑤车小端端面及倒角。

设计车大端端面的可转位车刀。

夹紧方式推荐选用杠杆式。

二．选择刀片夹固结构工件的直径为，工件长度。

因此可以在普通机床CA6140上加工。

表面粗糙度无要求，为粗加工。

由题目已知条件，选用推荐的杠杆式夹固结构。

三、选择刀片结构材料加工工件材料为45号钢,淬火处理,连续切屑,且加工工序为粗车.由于加工材料为钢料,因此刀片材料可以采用YT 系列,对于淬火刚的车削，材料选择YT726硬质合金。

四、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:①前角0γ:根据《机械制造技术基础》表3.16,工件材料为中碳钢(淬火)，半精车,因此前角可选0γ=-5°。

② 后角0α:根据《机械制造技术基础》表3.17，工件材料为中碳钢(正火),粗车,因此后角可选0α=12°。

③ 主偏角r κ:对于淬硬钢，主偏角r κ=30°～60°，取主偏角r κ=60°。

④ 刃倾角s λ:车淬硬钢，s λ=-5°～-12°，取s λ=-5°。

后角0α的实际数值及副刃后角'0α和副偏角'r κ在计算刀槽角度时经校验确定.五、选择切屑用量根据切削用量的选择原则，查表3.21[2]确定切削用量。

粗车时：背吃刀量： a p =3mm;进 给 量： f=0.4mm/r; 切削速度： v c =70m/min;六、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杠杆式,因此应选用有中心固定孔的刀片.②选择刀片形状.按选定主偏角r κ=60°,且为连续车削，参照《金属切削刀具设计简明手册》刀片形状的选择原则，选用正方形刀片。

③选择刀片的精度等级.刀片精度等级的选择原则,一般情况下选用U 级。

④选择刀片边长L.根据已确定的背吃刀量pa =3mm, 主偏角r κ=60°,刃倾角s λ=-5°,将p a ,k r ,s λ代入下式可得刀刃的实际参加工作长seL 为se L =ssin cos p r a κλ=3sin60cos(-5)=3.477mm令刀片的刃口长度L>1.5se L =5.216mm,保证切削工作顺利进行.⑤根据已选择的背吃刀量p a =3mm ，进给量f=0.4mm/r 及《金属切削刀具设计简明手册》选择刀片厚度的诺莫图图1-1，求得刀片厚度 3.8s mm ≥。

⑥根据已选择的背吃刀量p a =3mm ，进给量f=0.4mm/r 及《金属切削刀具设计简明手册》选择刀尖圆角半径的诺莫图1-2，求得连续切削时0.8r mm ε=。

⑦参照《金属切削刀具设计简明手册》刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则，根据已知条件，选择K 型断屑槽，用于端面切削。

综上7方面的选择结果，根据《金属切削刀具设计简明手册》表1-9确定选用的刀片型号为SNUM120408-K3。

L=d=12.7mm,S=4.76mm,d1=5.16mm,m=2.301mm,r ε=0.8mm 。

刀片参数刀尖角r ε=90o ，刃倾角sb λ=0°，法后角nb α=0°，法前角nb γ=15°，断屑槽宽W n =3mm七、选择硬质合金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SNUM120408-K3相对应的硬质合金刀垫的型号为：S12B,其具体尺寸为：L=d=11.7mm,S=3.18mm,d1=6.1mm, r ε=0.8mm,D=8mm C=1.5mm 。

八、计算刀槽角度可转位车刀几何角度，刀片几何角度，刀槽几何角度之间的关系： ①刀杆主偏角rgkrg k =r k =60°②刀槽刃倾角sgλsg λ=s λ=-5° ③刀槽前角ogγ可转位车刀的刃倾角s λ很小，所以ogγ可用下述近似公式计算og γ=0α-=-12° ④验算车刀后角0α 车刀后角0α的验算公式为： tan 0α=sgog nb ssg og nb λγαλλγαcos tan tan 1cos )cos tan (tan +-当nb α=0°时，将og γ=-12°，s λ=-5°代入得tan 0α=0.2109则 0α=11.911o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og α= 11.911°，取og α=12°⑤刀杆副偏角'rg k∵ 'rg k ='r k =180°-r k -r ε而rg ε=r ε， rg r k k =∴'rg k =180°-rg k -rg ε=180°- r k -r ε车刀刀尖角r ε的计算公式为：cot r ε=[cot b εs s og s og λλγλγcos ]sin tan )cos (tan 12-+ 将b ε=90°，og γ=-12°，s λ=-5°代入得 cot r ε=tan sin cos og s s γλλ-=tan(12)sin(5)cos(5)----=-0.01846则 r ε=91.06°故 ''rg r k k ==180°－60°－91.06°=28.94°取 'rg k =29°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′='''''(tan tan cos )cos 1tan tan cos nb og sg sgnb og sgαγλλαγλ-+当nb α=0°时，则上式化简为tan 'o α=-tan 'og γcos 2'sg λ而 tan 'og γ=-tan og γcos rg ε+tan sg λsin rg εtan 'sg λ=tan og γsin rg ε+tan sg λcos rg ε将og γ=-12°，sg λ=s λ=-5°，rg ε=r ε=91.06°代入得： tan γ'og=-tan （-12）cos91.06°+tan（-5）sin91.06°=-0.0914则 γ'og=-5.22°tan 'sg λ=tan （-12）sin91.06°+tan（-5）cos91.06°=-0.211则 'sg λ=-11.91°再将'og γ=-5.22°，'sg λ=-11.91°代入式得: tan 'o α=-tan(-5.22）cos 2(-11.91）=0.0875则 'o α=5°可以满足切削要求而刀杆副后角'og α='o α，取'og α=5°。

综合上述计算结果，可以归纳为： 车刀的几何角度为:o γ=-5°，o α=11.91°，r κ=60°，'r κ=28.94°，s λ=-5°，'oα=5°刀杆于刀槽的几何角度为：og γ=-12°，og α=12°，rg k =60°，'rgk =29°，sg λ=-6°，'og α=5° 九、计算铣制刀槽时所需的角度为铣制刀槽，需将前面水平放置，这就要求把刀杆的基准面倾斜一定的片度；由于铣制刀槽采用的方法不同，则计算铣制刀具时需要的角度也不同。

①计算刀槽最大副前角ggγ及其方位角ggτ当用预制斜铁铣制刀槽时，需要计算出刀槽最大负前角gg γ，及其方位角gg τ。

刀槽最大负前角gg γ的计算公式为：tan gg γ=-将og γ=-12°，5sg s λλ==-带入上式 将数值带入得：tan gg γ=-0.23则 gg γ=-12.95°刀槽最大负前角所在剖面的方位角gg τ的计算公式为： tan gg τ=sgogλγtan tan 将数值带入得:tan gg τ=2.43则 gg τ=67.63° ②计算刀槽切深剖面前角pgγ和进给剖面前角fgγ刀槽切深方向前角pg γ的计算公式为：tan pg γ=rg sg rg og κλκγsin tan cos tan +刀槽进给方向前角g f γ的计算公式为：tan g f γ=rg sg rg og κλκγcos tan sin tan -将数值带入得：tan pg γ=-0.1820则 pg γ=-10.32° tan g f γ=-0.1403则 g f γ=7.99°十、选择刀杆材料和尺寸选择刀杆材料: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。

选择刀杆尺寸:①选择刀杆截面尺寸.车床中心高度为200mm, 选取截面尺寸为:20×25(mm 2)。

由于切削深度及进给量太小,故强度足够。

②选择刀杆长度尺寸:为了配合杠杆式尺寸的选择，刀杆长度选择原则,选取刀杆长度为125mm 。

十一、选取杠杆、弹簧及相关尺寸①杠杆选择杠杆材料：45钢，热处理HRC40-45，发黑。

选择杠杆的相关尺寸：选用杠杆代号为GA0518其中d=4.5mm R=3mm h=5.5mm H=13.5mm L=18mm ②弹簧选用的弹簧代号为YA1⨯6⨯18GB ／T 2089 其中 n=6.5 圈材料为65Mn 热处理为HRC40-45，发黑。