可转位车刀的设计方案

一: 选择刀片夹固结构工件的直径D 为 50mm,工件长度L=360mm.因此可以在普通机床CA6140上加工.表面粗糙度要求1.6μm,为精加工,但由于可转为车刀刃倾角s λ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.参照《机械制造技术基础课程补充资料》表2.1典型刀片结构简图和特点,采用偏心式刀片加固结构较为合适.二: 选择刀片结构材料.加工工件材料为45号钢,正火处理,连续切屑,且加工工序为粗车,半精车了两道工序.由于加工材料为钢料,因此刀片材料可以采用YT 系列,YT15宜粗加工,YT30宜精加工,本题要求达到半精加工,因此材料选择YT30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: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(正火),半精车,因此前角可选0γ=20,② 后角0∂:根据《机械制造技术基础》表3.17,工件材料为中碳钢(正火),半精车,因此后角可选0∂=6③ 主偏角γκ:根据题目要求,主偏角γκ=75④ 刃倾角s λ:为获得大于0的后角0∂及大于0的副刃后角'0∂,刃倾角s λ=-5后角0∂的实际数值及副刃后角'0∂和副偏角'γκ在计算刀槽角度时经校验确定.四: 选择切屑用量根据《机械制造技术基础》表3.22:粗车时,背吃刀量p a =3mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度v=110m/min半精车时, 背吃刀量p a =1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/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偏心式,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γκ=75,参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.2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.参照《机械制造技术基础课程补充资料》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p a =3mm, 主偏角γκ=75,刃倾角s λ=-5,将p a ,γκ,s λ代入下式可得刀刃的实际参加工作长L se 为L se =s cos sin λκγρ∂=cos(-5)75sin 3=3.118mm 令刀片的刃口长度(即便长)L>1.5 L se =4.677mm,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p a =3mm,进给量f=0.6mm/r 及《机械制造技术基础课程补充资料》选择刀片厚度的诺莫图图 2.3,求得刀片厚度S ≥4.8mm.⑥ 选择刀尖圆弧半径εr .根据已选择的背吃刀量p a =3mm,进给量f=0.6mm/r 及《机械制造技术基础课程补充资料》选择刀尖圆角半径的诺莫图 2.4,求得连续切削时εr =1.2mm⑦ 选择刀片断屑槽型式和尺寸.参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则,根据已知的已知条件,选择A 型断屑槽.综上7方面的选择结果,根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.10确定选用的刀片型号为SNUM150612-A4.L=d=14.88mm;s=6.35mm;d 1=6.35mm;m=2.79mm; εr =1.2mm刀片刀尖角b ε=90;刀片刃倾角sb λ=0;断屑槽宽W n =4mm;取法前角bn γ=25六: 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,选择与刀片形状相同的刀垫,正方形,中间有圆孔.根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.18选择型号为S15B 型刀垫.尺寸为:长度L=14.88mm,厚度s=4.76mm 中心孔直径d 1=7.6mm.材料为高速钢YG8七: 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rg krg k =γκ=75② 刀槽刃倾角sg λsg λ=s λ=-5③ 刀槽前角og r将0γ=20, bn γ=25, s λ=-5代入下式tan og γ=snb s bn λγγλγγcos tan tan 1cos /tan tan 00+-=-0.089 则og γ=-5.089,取og γ=-5④ 验算车刀后角a 0.车刀后角a 0的验算公式为:tan a 0=s og nb s og nb a a λγλγcos tan tan 1)cos tan (tan +-当nb a =0时,则上式成为:tan a 0=-s og λγ2cos tan将og γ=-5, s λ=-5代入上式得a 0=5.05前面所选后角a 0=6,与验算值有差距,故车刀后角a 0应选a 0=5才能与验算角度接近而刀杆后角a og ≈a 0=5⑤ 刀槽副偏角k 'rg =k 'r =180-γκ=r εk rg =γκ,rg ε=r ε因此k 'rg =180-γκ-r ε车刀刀尖角r ε的计算公式为cos r ε=[cos rb εs og s og λγλλsin tan )(tan 12-+]cos s λ当rb ε=90时,上式变为cos r ε= -s og λγsin tan cos s λ将og γ=-5, s λ=-5代入上式得r ε=90.4故k 'rg ≈k 'r =180-75-90.4=14.6取k 'rg =14.6⑥ 验算车刀副后角a '0车刀副后角的验算公式为:tan a '0=''''''cos tan tan 1cos tan tan sg og nb ogog nb a a λγλγ+- 当a nb =0时, tan a '0= -'2'cos tan sg og λγ而tan 'og γ=os γtan sin rg ε+tan 'sg λsin rg εtan 'og λ=os γtan sin rg ε+tan 'sg λsin rg ε将os λ=-5, sg λ=s λ=-5,rg ε=r ε=90.4代入上式tan 'og γ=tan(-5)sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞'og γ=-4.97 tan 'og λ=)5tan(-sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞'og λ=-4.97 再将'og γ=-4.97 'og λ=-4.97代入得tan a '0= -)97.4(cos )97.4tan(2-- ＝＞ a '0=4.93可以满足切削要求刀槽副后角a 'og ≈a '0,故a 'og =4.93,取a 'og =5综上述计算结果,可以归纳出:车刀的几何角度: 0γ=20, 0∂=6, γκ=75, k 'r =14.6,s λ=-5, a '0=4.93 刀槽的几何角度: og γ=-5 , a og =5, k rg =75 , k 'rg =14.6, sg λ=-5, a '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 γ及其方位角gg τ将og γ=-5 , sg λ=s λ=-5代入下式得:tan gg γ=-sg og λγ22tan tan + ＝＞ gg γ=-7.05将og γ=-5 , sg λ=s λ=-5代入下式得:tan gg τ=sg ogλλtan tan ＝＞ gg τ=45② 计算刀槽切深剖面前角pg γ和进给剖面前角fgγ将og γ=-5 , sg λ=-5, k rg =75代入下式tan pg γ=os γtan sin rg ε+tan'sg λsin rg ε ＝＞ pg γ=-6.12 tan fg γ=os γtan sin rg ε+tan'sg λsin rg ε ＝＞ fg γ=-3.54 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 2)由于切削深度及进给量太小,故强度足够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160mm.十: 选取偏心销机器相关尺寸.① 选择偏心销材料:偏心销材料选用40Cr,热处理硬度为HRC40~45,发黑处理.② 选择偏心销直径d c 和偏心量偏心销直径可用下式: d c =d 1-(0.2~0.4mm)故可取d c =6mm偏心量e 可用: e=mm d c 2)10~7(1=0.3~0.428mm 则e 可取0.4mm为使刀具夹固可靠,可选用自锁性能较好的螺钉偏心销,并取螺钉偏心销转轴半径d 2=M6③计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置,根据前面已选好的各尺寸d 1=6mm, d=15.875mmd c =6mm, e=0.4mm取β=30,代入下式m=30sin 75.02875.15+=8.31mm n=30cos 75.02875.15-=8.59mm 十一: 绘制车刀工作图偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图。