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∂=6

③ 主偏角γκ:根据题目要求,主偏角γκ=75

④ 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 =1.2mm

⑦ 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 k

rg k =γκ=75

② 刀槽刃倾角sg λ

sg λ=s λ=-5

③ 刀槽前角og r

将0γ=20, bn γ=25, s λ=-5代入下式

tan og γ=s

nb s bn λγγλγγcos tan tan 1cos /tan tan 00+-=-0.089 则og γ=-5.089,取og γ=-5

④ 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=5

⑤ 刀槽副偏角

k 'rg =k 'r =180-γκ=r ε

k 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 =14.6