棱形成形车刀设计说明

棱形成形车刀设计

：XXX 学号：XXX

班级：XXX

导师：XXX

前言

成形车刀是加工回转体成形表面的专用工具，它的切削刃形状是根据工件的轮廓设计的。用成形车刀加工，只要一次切削行程就能切出成形表面，操作简单，生产效率高，成形表面的精度与工人操作水平无关，主要取决于刀具切削刃的制造精度。它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换性，加工精度可达IT9—IT10，表面粗糙度Ra6.3—Ra3.2。成形车刀的可重磨次数多，使用寿命长，但是刀具的设计和制造较复杂，成本高，故主要用在小型零件的大批量生产中。由于成形车刀的刀刃形状复杂，用硬质合金作为刀具材料时制造比较困难，因此多用高速钢作为刀具的材料。

棱形成型车刀是成型车刀三种中的一种，棱柱体的刀头和刀杆分开制作，大大增加了沿前刀面的重磨次数，刀体刚性好，但比圆体成形车刀制造工艺复杂，刃磨次数少，且只能加工外成形表面。棱体成形车刀的后刀面是成形棱形柱面，前刀面是平面。后刀面与燕尾面K-K平行，而前刀面与K-K呈倾角90°-（rf+af ）。在制造棱体成形车刀时，将前刀面与后刀面的夹角磨成 90°-（rf+af ）。切削时，将后刀面安装出af 角，这样就形成了前角rf 和后角af 。

棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准，配装在刀夹的燕尾槽。刀具燕尾的后平面是夹固基准。安装时，刀体竖立并倾斜角，刀夹下端的螺钉可将计算基准点的位置调整与工件中心等高后用螺栓夹紧，同时下端螺钉可以承受部分切削力，以增强刀具的刚性。

棱体成形车刀的刃磨比较简单，只要在工具磨床上使用一简单的双向万能刃磨夹具，将刀具后刀面与砂轮表面的垂线装成（rf+af）的角度即可刃磨。

目录

设计任务书 (4)

设计方案 (5)

一、机床的选择 (5)

二、选择刀具材料 (5)

三、选择刀具前角和后角 (5)

四、棱形成型车刀的廓形设计 (6)

五、用计算法求切削刃各点的廓形深度 (7)

六、确定刀具各段切削刃的廓形宽度 (8)

七、确定棱形成型车刀的结构尺寸 (8)

八、刀具部分尺寸公差及形位公差 (8)

九、绘制刀具和样板工作图 (9)

十、UG效果图 (10)

参考文献 (11)

设计任务书

已知条件：

1．要加工的工件零件图如下所示。

2．工件材料：45钢。强度σb＝600MPa。

设计方案

一、机床的选择

成形车刀是在普通车床、自动车床上车削外成形表面的非标刀具，用它能一次切出成形表面，故操作简便，生产效率高，但成形车刀制造较为困难，用普通机床难以达到高精度要求。

因成形车刀加工的工件精度一般只能达到公差等级IT8～IT10、表面粗糙度为Ra10μm 左右；固根据加工工件的精度及表面粗糙度可知被加工车刀的加工精度必高于工件的加工精度，因参考《刀具设计手册》P248“成形车刀的设计要求”中可知成形车刀的加工等级一般为IT5～IT7，表面粗糙度值约为Ra3.2μm 左右；由于参考《金属切削机床概论》可知成形车刀的刀具轮廓部分一般是用“立式升降台铣床”加工，刀具燕尾部分是用“牛头刨床”加工制的。

所以，加工该车刀所用的机床种类为：立式升降台铣床和牛头刨床。

二、刀具材料的选择

参考高速钢的牌号和用途，选用普通高速钢W18Cr4V 制造。

三、选择刀具前角f γ和后角f α

经查《刀具设计手册》表7-9 对于工件材料为钢时

490/

γ 588/490<

015=f γ

785/588<

由条件知GP b 6.0=σ 所以010=f γ

查《刀具设计手册》表7-10知

棱形车刀的后角一般在120~170,这里选择刀具后角为=f α140

四、棱形成型车刀廓形设计

已知条件有工件尺寸 n r r r 21, ，刀具参数f f γα,

计算公式h=f r γsin 1 fx x x r A γcos = f r A γcos 11= 1A A C X x -=

x fx r h /sin =γ )cos(f f x x C p αγ+= x=2,3,4...

（注：1. r 1是工件的最小半径

2 .r 2是工件廓形上一点的半径 ，以平均尺寸为计算值）

五、用计算法求切削刃各点的廓形深度

1-选择附加刀刃尺寸 根据刀具设计手册 2-2-2推荐尺寸选择

a=3 b=1.5 c=6 d=0.5

2-计算成型车刀宽度 L=lo+a+b +c+d=26+3+1.5+6+0.5=36

3-计算廓形各组成点计算半径 00.921==r r 00.1354==r r 50.1167==γγ

4-计算L/d m in =36/18=2 查《刀具设计手册》表7-2 成型车刀的许可宽度<3 5-工件最大廓形深度 t max =r 4-r 1=16-9=7

六、确定刀具各段切削刃的廓形宽度

h=56.1sin 1=f r γ A 1=f r r cos 1=8.86

由sin 33/r h f =γ得出=3f γ 6.890 A 3=33cos f r γ =12.91 C 3=A 3-A 1=4.05 P 3=C 3cos （f f αγ+）=3.70

sin 44/r h f =γ 得出r 4f =5.600

A 4=r 4cos γ4f = 15.92 C 144A A -==7.06 P 4=C 4cos(f f αγ+)=6.45

由sin 66/r h f =γ得出6f γ

= 7.800 A 6=r 6cos 6f γ =11.39 C 6=A 16A -=2.53 P 6=C 6cos(f f αγ+)=2.31

七、确定棱形车刀的结构尺寸

查《刀具设计手册》表7-3按照t max 选择刀具结构尺寸

L=36 H=75 B=19 A=25 E=6 F=15 d 1=6 M=34.46

（注：相关代号表示含义见《金属切削原理与刀具》P118图6-10）

八、刀具部分尺寸公差及形位公差

1-高度公差为±1

2-若工件图纸未注宽度公差，则刀具总宽度和总厚度公差按h11选取

3-廓形角度公差若工件图纸未注，取为±1