棱形成形车刀设计与加工工艺编制

摘要成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面，用成形车刀加工零件时可一次加工形成零件表面，操作简便，生产率高，加工后能达到公差等级IT8—IT10，粗糙度为10—5um，并能保证较高的互换性。

但成形车刀制造较复杂，成本较高，刀刃工作长度较宽，故易引起震动。

成形车刀主要用在加工批量较大的中，小尺寸带成形表面的零件。

为了培养学生综合运用所学知识的能力提倡创新精神，通过对棱形车刀的分析和设计，使学生从车刀的选材，廓形和结构尺寸的精密计算，及线切割加工程序的生成，最终初步掌握了工程设计工作的流程和方法。

通过这次设计我们对自己所学的知识又加深了了解和进一步的巩固。

也锻炼了我们把知识点系统，综合的能力，以及对重点知识的筛选能力。

这样的理论联系实际的机会，加强了我们自主创新的能力，使我受益非浅啊！诚然，在设计过程中也暴露了我对一些知识点认识理解的模糊现象，在这次独立完成设计过程中难免有不足之处，希望各位老师同学给予指导帮助！谢谢！关键词：成形车刀廓形样板图刀夹第二章设计题目一．设计目的1.巩固和充实所学知识，使之系统化，并且有实用性。

2.使学生初步掌握工程设计的流程和方法，并在质量方面得到锻炼；在使用专业软件方面得到了巩固。

3.培养学生的正确的设计思路，树立严谨认真，实事求是和刻苦钻研的学习作风。

二．设计内容棱形成形车刀的设计与加工工艺编制三．设计要求1．设计成形车刀刀具2．编制成形车刀刀具加工工艺规程卡片3．编写数控线切割加工程序。

四．论文要求1．毕业论文格式按学院的模版要求完成，字数不少于6000字。

2．阶段性检查安排在第四周和第七周。

3．设计计算说明书。

4．工艺规程卡片一套。

5．刀具工作图一张，样板图一张。

6．编制数控加工程序。

第三章成形车刀刀具材料的选择1）选择刀具材料：参考附录表1，选用普通高速钢W18Cr4V制造。

第四章成形车刀的前角和后角成形车刀的前角γf和后角αf可参考表1-4选取,但必须效验刀具廓形上κr 角最小处切削刃上的后角αo ,一般不得小于2°-3 °,否则必须采取措施加以解决.表2-4成形车刀的前角和后角注：1.本表仅适用于高速钢成形车刀。

如为硬质合金成形车刀，加工钢料时，可取表中数值减去5°。

2.加工件为正方形,六角形棒料时, γf数值应减小2°～5°。

第五章刀具廓形深度计算分析1）选择前角γf和后角α f :由附录表2-4查得：γf＝15°后角αf＝12°。

2）画出棱形成形车刀刀具廓形计算图。

第六章成形车刀廓形尺寸公差成形车刀廓形深度尺寸的标注基准，选定在加工零件的直径公差最小处。

廓形宽度尺寸的标注基准与零件廓形宽度尺寸标注基准一致。

成形车刀廓形尺寸公差应根据，零件廓形尺寸公差、刀具廓形的制造公差和刀具磨损公差等来确定，为了简便，常选用工厂经验，推荐成形车刀廓形尺寸公差为对应的零件廓形尺寸公差的1/2~1/3，单不超过±0.01mm。

二、成形车刀刀体的技术条件棱形成形车刀的燕尾的基准（K—K）和圆形成形车刀心轴孔均为定位基准面，因此切削刃对该基准面有较高的位置精度。

棱形成形车刀刀体上主要尺寸公差、形位公差与表面粗糙度已在表6-2中注明。

成形车刀前面与切削刃上不允许有裂纹、烧伤及毛刺痕迹。

成形车刀材料一般选用W6Mo5Cr4V2制造，也有用W6Mo5Cr4V2A1及其他高性能高速钢和硬质合金制造。

若采用焊接式结构，则刀体用45钢或40Cr。

工作部分热处理硬度63~66HRC、刀体硬度为40~45HRC。

第七章成形车刀的技术条件1.刀具材料成形车刀尺寸较小时，整体用高速钢制造，热处理62～66HRC。

尺寸较大时，切削部分用高速钢制造，而刀体部分用45钢或40cr制造，热处理至38～45HRC。

2.表面粗糙度1）前.后刀面为Ra 0.2μm;2）基准表面为Ra 0.8μm;3）其余表面为Ra 1.6～3.2μm;3.成形车刀尺寸公差（1）廓形公差可按表2-5选取.表2-5 成形车刀的廓形公差注：表中所列公差值，其值差为对称分布. （mm）(2) 棱形成形车刀结构尺寸公差1）两侧面对燕尾槽基准面垂直读误差在100mm长度上不得超过0.02～0.03；2）廓形对燕尾槽基准面平行度误差在100 mm长度上不得超过0.02～0.03mm;3）刀具高度H的偏差取为±0.02mm;4）宽度L和厚度B偏差如未注出可按h11选取；5）楔角βf (βf=90°－γ f －αf) 偏差取为±(10-30);6）廓形角度偏差如未注出, 可取为±1°第八章成形车刀的样板成形车刀的廓形通常用样板检验，称此样板为工作样板，它的磨损情况用校验样板检验，故成形车刀样板应成对设计制造。

成形车刀样板的廓形与成形车刀廓形（包括附加刀刃）完全相同，尺寸标注基准应是刀具廓形的尺寸标注基准，即工件廓形表面精度要求最高的表面。

样板廓形尺寸偏差可取为±0.01mm（工件表面精度要求不高时，偏差可取大些）。

样板工作表面粗糙度为Ra 0.08 ～0.16 um , 其余表面为Ra 0.8 um.样板常用低碳钢15. 20 制造，渗碳淬火后56～62 HRC，也可用碳素工具钢T10A 制造，厚度约为1.5～2mm.为手持样板方便，样板边长应小于30mm；边角上钻有工艺小孔，以便于穿挂和热处理，廓形表面转角处有小孔，以保证廓形很好密合，也可防止热处理时应力集中。

第九章成形车刀的结构尺寸1.棱形成形车刀的结构尺寸棱形成形车刀多采用燕尾结构，夹固可靠，能承受较大切削力。

主要结构尺寸有：刀体总宽度Lo ，刀体高度H ，刀体厚度B以及燕尾尺寸M等。

（1）刀体总宽度Lo ,Lo=Lc，式中Lc——成形车刀切削刃总宽度，Lc=L+a+b+c+dL——工件廓形宽度；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Kr=15—45，b值取为1—3mm，如工件有倒角，Kr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值常取为3—8mm。

d——为保证成形车刀刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度，常d=0.5—2mm。

实际生产中，有时也可去其他形式的切削刀刃，在此不在介绍。

在确定切削刃总宽度Lc时，还应考虑机床功率以及工艺系统刚度。

因为径向成形车刀切削刃同时参加切削，径向切削分力很大，易引起震动。

一般应限制切削刃总宽度Lc与工件最小直径d min的比值，使比值不超过下列数值即可：粗加工2—3，半精加工1.8—2.5，精加工1.5—2。

工件直径较小时取小值，反之取大值。

当Lc/dim大于许用值或Lc>80mm（为经验值），可采取下列措施：1)将工件廓形分段切削，改用两把或数把成形车刀；2)改用切向进给成形车刀；3)如已确定用径向进给，可在工件非切削部分增设辅助支撑——滚轮托架，以增加工艺系统刚度。

（2）刀体高度H 刀体高度H与机床横向刀架距中心高度有关。

应在机床刀夹空间允许的条件下，尽量取大些，以增加刀具的重磨次数。

一般推荐H=55—100mm。

如采用对焊结构，高速钢部分长度不小于40mm（或H/2）。

（3）刀体厚度B 刀体厚度B应保证刀体有足够强度，要易于装入刀夹，排屑方便，切削顺利。

最小厚度应满足B—E—Amax ≥（0.25～0.5）Lo，其中Amax为工件最大廓形深度。

（4）燕尾测量尺寸M 燕尾测量尺寸M值应与切削刃总宽度Lc 相适应。

此外，为调整棱体成形车刀的高度，增加成形车刀工作时的刚度，刀体底部做有螺孔以旋入螺钉，螺钉常取M6。

棱体成形车刀的结构尺寸见表2-1表2-1 棱形成形车刀结构尺寸注:1.若采用的滚柱直径不是表中所列尺寸时,M值可按下式计算:M=F+d`(1+t g a/2).2.燕尾a=60°,其偏差为±10`.3.圆角r最大为0.5m m.4.燕尾底面及与之相距E的表面不能同时为工作表面.5.s1与h1尺寸视具体情况而定,L视机床刀夹而定,应保证满足最大调整范围.第十章成形车刀使用简述一．成形车刀的安装成形车刀的安装与工作位置会影响加工零件精度，因此，调整径向成形车刀应注意以下几点：1）刀具上设计基准点1`装于零件中心位置上；2）安装后应形成设计要求的前角γf和后角αf值；3）形成车刀上定位基准应与零件轴线平行；4）成形车刀试切控制尺寸是零件直径精度最高的尺寸。

二．成形车刀的切削特点成形车刀切削刃工作长度较长，进给力大，易引起振动，因此应注意提高工艺系统刚性，此外，进给速度应较低且均匀，切削刃光整锋利，浇注切削液充分等。

成型车刀的切削速度较低，通常切削碳钢为20~40m/min。

三．成形车刀重磨成形车刀磨损后重磨，是在万能工具磨床上，用碗形砂轮沿前面进行。

重磨的基本要求是保持其原始前角和后角不变。

重磨成形车刀时，使棱形成形车刀的前面与砂轮的工作端面平行；是圆形成形车刀的中心与砂轮的工作端面偏移h值：h=Rsin(γf+αf)。

为检验磨出的前面位置正确与否，对于棱形成形车刀可测量其楔角βf=90°-(γf+αf)值；对于圆形成形车刀可检验它的前面是否与端面上划出的检验圆相切，检验圆是以h值为半径作的圆。

第十一章刀具材料的热处理工艺钢的热处理工艺是指钢在加热和冷却时内部组织发生转变的基本规律。

根据这些基本规律和要求来确定加热温度、保温时间和冷却介质等有关工艺参数。

对于本课题的成形铣刀的热处理工艺如下：首先对高速钢进行退火处理，即将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。

其目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷。

降低硬度、改善切削加工性能和冷塑性变形的性能。

对钢进行退火后便于切削加工，以获得需要的花键轴成形铣刀的尺寸，同时留有余量，保证热处理后的磨削加工，达到较高的表面粗糙度。

其次加工成形之后对钢进行淬火，淬火是热处理工艺中最重要的一种。

经过淬火后，提高了工件的强度、硬度和耐磨性。

淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使钢在横截面内全部或一定范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。

最后是高温回火，回火温度是600℃-650℃，高温回火的组织是回火索氏体，高温回火后刀体便具有较高的强度、塑性和韧性都较好的综合机械性能，经三次高温回火后刀体便具有较高的热硬性，其中AI 元素的作用提高了W、Mo等元素在钢中的溶解度，从而提高了铝高速钢的高温硬度，热塑性和韧性。