金属切削刀具课程设计

（金属切屑刀具设计）

题目：可转位外圆粗车刀

学院：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化班级：

姓名：

指导教师：

完成日期：

一、概述 (1)

二、加工表面 (1)

三、选择刀片加固结构 (1)

四、设计刀片材料 (2)

五、选择车刀合理角度 (2)

六、选择切削用量 (5)

七、选择刀片型号和尺寸 (5)

八、选择硬质合金刀垫型号和尺寸 (6)

九、计算刀槽角度 (6)

十、计算铣制刀槽时需要的角度 (8)

十一、选择刀杆材料和尺寸 (9)

十二、选择偏心销及其相关尺寸 (9)

结论 (11)

致谢 (12)

一、概述

硬质合金刀片是标准化、系列化生产的，其几何形状均事先磨出。而车刀的前后角是靠刀片在刀杆槽中安装后得到的，刀片可以转动，当一条切削刃用钝后可以迅速转位将相邻的新刀刃换成主切削刃继续工作，直到全部刀刃用钝后才取下刀片报废回收，再换上新的刀片继续工作。因此可转位式车刀完全避免了焊接式和机械夹固式车刀因焊接和重磨带来的缺陷，无须磨刀换刀，切削性能稳定，生产效率和质量均大大提高，是当前我国重点推广应用的刀具之一。

二、加工表面

工件30CrMn 2Mo13 HB269-302

尺寸：自由锻毛坯：φ125×1000，Ra =6.3 单边余量5~7

图1 工件

三、选择刀片加固结构

考虑到加工在C630普通机床上进行，且属于连续切削，根据《金属切屑刀具设计简明手册》表1-1典型刀片加固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。

四、设计刀片材料

有原始材料给定：被加工工件材料为30CrMn 2Mo13，连续切削完成粗车工序，《金属切屑刀具设计简明手册》附录表-4选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT5。

五、选择车刀合理角度

根据刀具几何参数的选用原则，并考虑到可转位车刀的几何角度形成特点，选取如下四个主要角度：

1、前角的设计

查课本表得，根据刀具材料和工件材料的刀具的前角γο=13°—18°。

精加工的前角较大；粗加工和断续切削的前角较小；加工成形面前角应小，这是为了减小刀具的刃形误差对零件加工精度的影响。硬质合金刀具的抗弯强度较低，前角较小以上综述设计刀具前角γο=15°

2、后角的选择原则

精加工时为了减少摩擦，αο取较大值为8°—12°；粗加工时为提高刀具强度，αο取较小值为6°—8°。

加工塑性材料，较软材料时，后角取较大值；加工脆性材、硬性材料时，后角取较小值；加工易产生硬化层的材料时，后角取大值。根据以上原则取αο=8°3、副后角的选择

由于副后角的选择原则与主后角基本相同。故αο也为8°。

4、主偏角的选择

主偏角大小优点：减小主偏角可使刀具强度提高，散热条件好，加工表面粗造度小；主偏角小，切削宽度b D长，故单位切削刃长度上受力小。增大主偏角，使背向力F p减小，切削平稳；大的主偏角，切削厚度大，断屑性能好。

由上得由于粗加工更注重于增大主偏角的优点，故取Κr=90º。

5、副偏角的选择

查课本表得Κŕ为10°—6º取Κŕ =8º。

6、刃倾角的选择

一般精加工时，为防止切屑划伤已加工表面，选择λs=0—+5°；粗加工时，为提高刀具强度，选择λs=0—-5°取λs=-5°。综上得：

正交参考系刀具角度图如下

图2 正交参考系刀具角度图

刃形

选用刃口修圆(如图）

图3 刃口图

刀尖的形状

选用修圆刀尖（如图）

图4 刀尖形状图断屑槽

选用折线型外倾式（如图）

取L Bn为3mm，设计外倾式角度为8º

图5 断屑槽

六、选择切削用量

根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量。粗车时切削深度ap=0.5mm，进给量f=0.4mm/r,切削速度v=50m/min.

七、选择刀片型号和尺寸

①选择刀片有无中心固定孔。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90°，参照刀片形状的选用原则，选用偏8°刀片（这样既可以提高刀尖强度，又增加了散热面积，使刀具寿命有所提高，还可以减小已加工表面的残余面积，使表面粗糙度数值减小）。

③选择刀片精度等级。节刀片精度等级的选用原则，选用U级。

④选择刀片内切圆直径。根据已定ap=0.5mm，Κr=90ο，λs=−5ο，代入下式，可得：

Le=ap /sinkrcosλs=2.208mm

L>1.5Le=1.5X2.208=3.3mm

⑤选择刀片厚度s。根据已选定的粗车时切削深度ap=0.5mm, 进给量f=0.4mm/r,通过选择刀片厚度的诺模图，求得刀片厚度S≥2.5mm。

⑥选择刀尖圆弧半r。根据已选定的粗车时切削深度ap=0.5mm, 进给量f=0.4mm/r,根据选择刀片厚度的诺模图，求得连续切削时的r=0.8mm。

⑦选择刀片断屑槽形式和尺寸，参照刀片断屑槽形式和尺寸的选择原则，根据已知的原始条件，选用A型断屑槽，断屑槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后便可确定。

综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是FNUM190608R-A4,其具体尺寸为 L=19mm，d=15.875mm，s=6.35mm，d1=6.35mm，r=0.8mm 刀片刀尖角ε=82°刀片刃倾角λsb=0ο；断屑槽宽度Wn=4mm；取法前角γ

=15°。

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