金属切削的课程设计作业

工程技术学院

课程设计

课程：金属切削原理与刀具

专业：机械设计制造及其自动化年级：2008 级

学号：20080472

姓名：苟鹏程

指导教师：黄云战

日期：2011 年6月29日

云南农业大学工程技术学院

目录

一、设计要求 (1)

二、加工过程 (2)

三、设计步骤 (2)

3.1.择选刀片夹固结构 (2)

3.2.选择刀片材料 (2)

3.3.选择车刀合理角度 (2)

3.4.选择切削用量 (3)

3.4.1.粗加工时切削用量的选择 (3)

3.4.2.精加工时切削用量的选择 (5)

四、绘制车刀工作图 (6)

五、结束语 (8)

六、参考文献 (8)

金属切削原理与刀具课程设计

一、设计要求

在CY6140型车床上，加工如下图所示零件，零件相关尺寸见图1，已知工件材料45钢，毛坯为φ25mm的棒料。要求设计一把车刀。

图1 加工零件的零件图

附：CA6140普通车床的基本参数：

车床上工件最大回转直径：400mm

主轴中心高度：205mm

主电动机功/转速：7.5KW/1450r/min

主轴转速：（正转）24级：10~1400r/min；（反转）12级：14~1580r/min 机床工作精度：圆度：0.002~0.005mm

表面粗糙度Ra：3.2~0.8μm。

刀架形式：立式四工位电动刀架，尺寸25×25cm

二、加工过程

1、切下长度为126mm，单边留一个毫米的余量，可以在车床上切断，也可以在锯床上锯断。

2、在车床上车削两个断面各1mm，切削后长度为124mm。

3、在两断面上钻中心孔。

4、在三爪夹盘上加工外径尺寸。

5、在三爪上掉头加工。

6、再掉头用双顶针加工外援尺寸，螺纹和退刀槽。

7、用450车刀倒倒角。

8、热处理加磨削。

三、设计步骤

3.1.择选刀片夹固结构

选用焊接式车刀，刀槽选择开口式。

选择原因：加工在CA6140普通车床上进行，应该选用造价便宜，结构简单制造方便的刀具，在满足加工要求的情况下降低成本；焊接的方法为钎焊。车刀刀槽采用开口槽是因为其制造结构简单，焊接面数少，焊接应力小。

3.2.选择刀片材料(硬质合金牌号)

选择YT15为刀片材料。

选择原因：工件材料为45钢，则应选用钨钛钴类，由于加工既有粗加工，也有精加工，就应该选用适用性好的YT15。

3.3.选择车刀合理角度

根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀几何角度的形成特点，选取如下五个主要角度：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角（1）前角的选取

取前角γ0=200。

原因：前角大使切削刃锋利，切屑流出阻力小，摩擦力小，切屑变形小，加工表面质量较高；前角过大则是刀具磨损和破损严重，降低寿命，并且影响散热。考虑到45钢为中硬度钢（[σb]=600MPa），根据工件材料的强度、硬度等，宜选用较小的前角，以保证刃口强度和良好的散热，但是考虑到精加工，为减小切削变形，提高另工表面质量，应取较大的前角。根据前角的选用原则，前角推荐值为：粗加工时为γ0=150～200，精加工时推荐值得为γ0=200～250，所以综合起来取200比较合适。

（2）后角的选取

取后角α0=80。

原因：增大后角可以减小后刀面与工件表面的摩擦，提高加工表面质量，但是降低刀具的使用寿命。根据后角的选用原则，粗加工时为提高刀具的强度，取较小值α0=60～80，精加工时为提高表面质量，取较大值α0=80～120，所以综合起来，后角取80比较合适。

取主偏角k r =450。

原因：因为用同一把刀车削外圆、端面和倒角，所以最后采用450车刀，则主偏角就应该是450。

（4） 副偏角的选取 取副偏角k r ´=450。 理由同上。 （5） 刃倾角的选取 取刃倾角λs =00。

原因：刃倾角为正时，可以防止切屑划伤已加工表面，所以精加工时一般选用λs =00～50；刃倾角为负时可以增强刀头的强度，提高刀刃的抗冲击能力，所以粗加工时为λs =00～-50。综合考虑选择刃倾角00时可以兼并这些优点，同时排屑向正前方排出，也不会影响加工质量。

（6） 刀尖圆弧半径r ε

选择刀尖圆弧半径r ε=1.0mm 。

附：刀具角度换算：

0tan tan cos arctan(tan 20cos 2)19.988

n s n γγλγ=⇒=⨯=

()0

0cot cot cos arc cot cot 6cos 2

6.004

n s n ααλα=⇒=⨯=

3.4.选择切削用量

根据工件的加工条件与加工要求，选择用粗加工与精加工两道工序，对其分别进行切削用量的选择。 3.4.1.粗加工时切削用量的选择

（1） 背吃刀量a p 的选择 选取背吃刀量a p =2.3mm 。

原因：a p 一般根据加工性质与加工余量来确定。根据加工余量（φ25—φ20=5mm ）为2.5mm ，在留下精加工余量的同时，应该一次切除余量或者尽可能的多切除余量，根据机床性能与工件加工余量，选择a p =2.3mm ，留下0.2mm 的精加工余量。

取进给量f =0.2mm/r 。

原因：进行粗加工时，可以选择较大的进给量，以提高加工效率，进行精加工时应该减小进给量以提高加工表面质量。此处考虑到刀尖圆弧半径，同时考虑到初加工时的背吃刀量较大，应取小的进给量。根据教材84页的表4-8、4-9可知，取f =0.2mm/r 。

（3） 切削速度v c 的选择

可以根据刀具的寿命T 来确定刀具允许的切削速度

min

/m K f

ap

T C v T y x m

v

T v

p

=

进行切削速度的计算。

在普通车床上进行切削，刀具形状简单、刃磨方便，换刀操作简单，将硬质合金车刀的使用寿命设定为T=60min ，取切削修正系数K T =1.0。

根据f =0.4mm/r ,车削外圆，工件材料为45钢，查教材P60页表3-4得

2

.0,

35.0,

15.0,

242====m y x c v v v

得：

min /1200.14

.08

.360

242

35

.015

.02

.0m K f

ap

T C v T y x m

v

T v

p

=⨯⨯⨯=

=

根据机床转速等相关参数，选择粗加工时的机床转速为n =600r/min ，则可以算得切削速度为：

min /.852/80.8060

10002860060

1000m s m d n v w c ==⨯⨯⨯=

⨯=

ππ

（4）计算切削力 由指数公式：

c

c

F

c F

c F y x p F c K f

a c F ⋅⋅⋅⨯=81.9

可进行切削力的计算。

由教材P43页表4.2查得：

75

.0,

0.1,

180===c c c F F F y x c

由教材P44页表4.4查得：