高速铣削的陶瓷端铣刀设计
目录
1 引言 (1)
2 采用高速陶瓷机夹式的意义 (3)
2.1 机械夹固式硬质合金端铣刀特点 (3)
2.2 机械夹固式硬质合金端铣刀实用价值 (3)
2.2.1 节约成本 (3)
2.2.2 丰富教学和提高技能 (4)
3 陶瓷端铣刀的概述 (5)
3.1 陶瓷刀具的前景 (5)
3.2 陶瓷刀具的性能 (5)
3.3 为了改善切削加工性能所采用的手段 (5)
3.3.1 采用合适的几何参数 (5)
3.3.2 选择合理的切削用量和切削速度 (5)
3.3.3 陶瓷刀片的结构与刃磨 (6)
3.3.4 刀体及刀片座形状设计 (6)
3.3.5 刀片夹紧方式 (6)
3.4 刀柄的设计选择 (7)
3.5 陶瓷刀具的种类 (7)
4 端铣刀的结构 (8)
4.1 刀体结构 (8)
4.2 刀盘结构 (10)
4.3 刀盘工作理 (11)
4.4 机夹式铣刀的重点和难点 (12)
5 铣刀的设计 (13)
6 刀片的设计 (15)
6.1 可转位刀片的设计要求 (15)
6.2 刀片的参数 (15)
6.2.1 可转位刀片的基本尺寸 (16)
6.2.2 铣刀参数 (16)
7 刀片安装槽的设计 (17)
7.1 刀片座的设计计算 (18)
7.2 计算刀齿槽和压块尺寸 (17)
8 刀柄的设计 (19)
8.1 7/24刀柄的结构 (19)
8.1.1 中空结构 (19)
8.1.2锥面严格的过盈量 (19)
8.1.3 承受扭矩和弯矩的能力 (21)
8.1.4 刀柄联接形式的精度特点 (21)
8.2 刀柄的尺寸 (22)
8.2.1 第一种刀柄尺寸 (23)
8.2.2 第二种刀柄尺寸 (23)
8.3 连接方式 (23)
9 结论 (25)
参考文献 (26)
致谢 (27)
1 引言
金属切削加工是先进制造技术的重要基础技术。金属陶瓷刀具具有高耐热性、高硬度与耐磨性能和良好的高温力学性能,与金属的亲合力小,不易与金属产生粘结,并且化学温度性好等独特的优点,它是先进制造技术强有力的武器,成为2 1世纪的最重要的刀具材料之一[1]。因此,可转位陶瓷铣刀可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的超硬材料,实现以铣代磨。可转位陶瓷铣刀的最佳切削速度可以比硬质合金刀具高3 ～10倍,而且刀具寿命长,可以减少换刀次数,从而大大提高切削加工生产效率[2]。数控金属陶瓷可转位铣刀的研究、开发不仅能大幅度提高数控铣床、加工中心加工生产率,也将极大促进先进制造技术的发展。
陶瓷可转位铣刀采用的刀片切向排列，由于刀片切向安装,可使切削力方向的可转位刀片受力情况改善,这样切削刃的强度和刚性大大提高。因此，使每齿铣削量及切深相应提高,铣刀刀片不易崩刃,提高了铣刀的寿命[3]。铣刀的刀片采用切削力夹紧,随着切削力的增大夹紧力也增大,夹紧可靠。由于采用切削力夹紧方式,减少了元件数量，使排屑槽的空间增大,排屑性能得到改善,结构简单紧凑[4]。刀片用一个楔块固定在刀槽上,转位方便，铣刀的刀体采用优质合金结构钢,并经过热处理及表面处理使铣刀刀体具有足够的强度及硬度。
高速切削在航空航天业、模具工业、电子行业、汽车工业等领域得到越来越广泛的应用。在航空航天业主要是解决薄壁件加工、高精度、难加工材料的加工效率等问题，特别是整体结构件高速切削，既保证了零件质量，又节省了许多装配时间[5]。模具制造业中大部分模具零件采用高速铣削技术，可加工硬度达50－60HRC的淬硬材料，因而取代了磨削、部分电火花加工等工艺过程，并减少了钳工修磨工序，缩短了模具加工周期；高速切削的高效率使其在电子印刷线路板打孔和汽车大规模生产中得到广泛应用[6]。目前，适合高速切削的工件材料有高温合金、钛合金、铜合金、不锈钢、淬硬钢等难加工材料。
高速切削具有以下优点：
○1高速切削时切屑变形小；
○2已加工表面质量高；
○3工艺系统振动减小；
○4显著提高材料切除率；
○5加工成本降低；
近几年来，由于国外公司率先控制了原料纯度和颗粒尺寸，通过添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善了其性能，还可通过颗粒、晶须、相变、等几种增韧机理的协同作用提高了陶瓷材料的断裂韧性[7]。这些措施不仅使陶瓷材料抗弯强度提高到0.9～1.0GPa，而且断裂韧度和抗冲击性能都有很大提高。在发达国家陶瓷刀具应用范围日益扩大，除可用于一般的精加工和半精加工外，也可用于冲击负荷下的粗加工[8]。目前，国外陶瓷刀具能以200～1000m/min的切削速度高速加工钢、铸铁及其合金等材料，刀具寿命比硬质合金高几倍、甚至几十倍。美国和德国等发达国家已将使用陶瓷刀片的刀具视作进一步提高劳动生产率最有希望的刀具材料。我们要抓住这个有利时机，积极采用先进陶瓷刀具，为提高企业的加工技术和竞争实力服务，迎接经济全球化的挑战[9]。
2 采用高速陶瓷机夹式的意义
高速切削已经成为先进制造技术的重要组成部分和显著的标志之一，成为制造业中装备制造工业、汽车工业、航空航天工业、模具工业等主要工业部门的关键技术[10]。在工业发达国家，高速切削已是一项实用的新技术，积极开发应用高速切削新工艺成为企业提高加工效率和产品质量、降低制造成本、缩短交货周期从而提高竞争实力的重要举措，产生了显著的技术经济效益[11]。因此，加快发展和应用以高速切削技术为代表的先进切削技术已成为各国制造业和
制造技术各领域的共识。
2.1 机械夹固式硬质合金端铣刀特点：
这种铣刀体积小、结构紧凑、刚性好、夹紧力大、夹紧可靠、切削过程平稳、制造工艺性好、可操作性较好。刀具主偏角、副偏角、副后角、前角及刃倾等角度,均由刀盘体的加工和刀片安装后保证，也不必将刀片刃磨，减少刃磨工作量和砂的磨损[13]。刀片的调正对刀也较容易,并且装卸方便,在般磨刀机上均可刃磨，要求条件不高。在刀盘中不用刀片伸出高度定位销,当刀片用钝或崩刃时，可刃磨后重新调整刀片高再使用。刀片可多次重磨,利用率极高。刀盘体使用期长可以,节约大量作刀盘体的钢材。主偏角为45°,降低了径向切力, 合理的前角使切屑变小,散热性较好,减少振动副偏角为15°,刀尖部分与工件接触面小,有利于加工,削轻快省力,提高刀具的耐用度,生产效率显著提
高[14]。采用陶瓷刀片,可切削高强度淬火钢、不锈钢等。不需要焊接,完全避免了由于焊接带来缺陷,刀片平均使用寿命比焊接刀片提高了 2～10倍[15]。
2.2 机械夹固式硬质合金端铣刀实用价值：
2.2.1 节约成本
一把机械夹固式陶瓷端铣刀的制作,需45钢材、复合陶瓷刀片和M6内六角螺钉即可，与不重磨硬质合金端铣刀相比,节约了庞大的开支。加工刀具的过程中既减少了钎焊,又保证了刀盘的重复使用,每年每把刀可节约材料及加
工费用2000～3000元[16]。紧固块的重复使用还减少常规制作的热处理,减少热
处理和专用工具磨床设备的成本[17]。
2.2.2使用方便
使用机夹式刀具每次磨损后换刀较方便，只需要更换掉刀片，换刀时间可以大大节省，由于刀片的尺寸等技术参数是标准化的，换刀片后，刀具还可以达到较好的精度，在生产中意义巨大。
3 陶瓷端铣刀的概述
3.1 陶瓷刀具的前景
陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具，在生产中有美好的应用前景，目前已引起世界各国的重视[19]。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%-10%。近几年来，中国陶瓷刀具的发展也十分迅速，品种增多，性能提高[19]。中国开发的陶瓷与硬质合金的复合刀片，其工作表面既有陶瓷材料高的硬度与耐磨性，而基体又有硬质合金较好的抗弯强度，故能承受冲击负荷，并解决了陶瓷刀具镶焊困难等问题，为推广使用陶瓷刀具创造了条件。尤其是近几年国内外开发的新品种，尽管至今生产还未形成规模，但因性能优异，有广泛的用途，今后必将迅速发展[20]。可以预料，随着高速切削、干式切削和硬切削应用的增多，今后必将促进陶瓷刀具的发展与使用。
3.2 陶瓷刀具的性能
陶瓷刀具与硬质合金刀具相比，其硬度高(91-95HRA)、耐磨性好，在相同切削条件加工钢料时，磨损仅为P10(YT15)，是硬质合金刀具的1/15，刀具寿命长；在1200℃时仍能保持80HRA的高硬度，所以在高温下仍能进行高速切削；它与钢铁金属的亲和力小，摩擦因数低，抗粘结和抗扩散能力强，切削时不易粘刀及产生积屑瘤，加工表面质量好。另一方面，陶瓷刀具的缺点是脆性大，抗弯强度和抗热冲击性能较差，当切削温度发生显着变化时，容易产生裂纹。
3.3 为了改善切削加工性能所采用的手段
3.3.1 采用合适的几何参数
刀具陶瓷的一些新品种在强度和韧性方面有了较大的提高，但毕竟是脆性材料，抗弯强度较低而抗压强度高。为了充分发挥陶瓷刀具材料抗压强度高的特点，陶瓷刀具采用负前角－100，刃倾角－150 ，主偏角取450，后角取100，刀尖半径0.8mm。
3.3.2 选择合理的切削用量和切削速度
根据被加工工件材料是高温合金和淬火钢的特点，在机床功率、工艺系统刚性和以充分发挥高温性能好的特点。采用高速切削可以避免积屑瘤，当达到一定速度时，由于切削温度较高，冷焊消失，此时积屑瘤不再存在。在机械加工中切削速度对变形系数有着显著影响，以40钢为例，切削高温合金和淬火钢时有类似的马鞍形变化规律。以350m/min到700m/min切削速度铣削高温合金，可以有效阻止积屑瘤的形成。
3.3.3 陶瓷刀片的结构与刃磨
陶瓷刀具的结构采用正四边形机夹可转位刀片的结构形式。根据被加工零件表面粗糙度要求为Ra=0.4以下，故选择刀片内切圆直径d=12.70mm，刀片厚度S=4.76mm。正四边形刀片边L=d/sin550，L=d/sin550，
L=15.875/0.760=12.76mm。刃磨陶瓷刀具应在工具磨床上使用专用夹具，以保证刃磨质量。
3.3.4 刀体及刀片座形状设计
刀体采用圆柱形，材料用40Cr,淬火处理后表面硬度不低于HRC30。刀片座长度h=d+2.725=15.875+2.725=18.6mm，宽度B=2.42S=2.42×4.76=11.52mm。刀体外形如图3.1所示。
图 3.1 刀体外形
3.3.5 刀片夹紧方式
机夹式刀具相对整体焊接式而言，没有焊缝也不会出现因焊接而导致的应
力集中，节约了大量刀具安装时间，同时刀体刀柄可以重复利用只需要换刀片，节约了刀具成本，所以选择机夹式刀片，其中刀片和刀体间的连接方法中楔块夹紧式（见图3.2）。
1．刀体 2.楔块 3.刀片
图 3.2 楔块夹紧式
3.4 刀柄的设计选择
两种刀体除了各部分具体尺寸是不同的系列外，最大的区别是刀体和刀柄连接处的定位和连接方式不同：分别采用主轴与端面定位，带端键传动，用夹紧螺钉连接刀杆和刀体；平面与心轴定位，带端键传动的7/24锥度带前导部分定心刀杆，用四个M6螺栓连接刀杆和刀体。
4 端铣刀的结构
4.1 刀体结构
端铣刀有整体式，镶嵌式和机夹式三种，由于机夹式端铣刀的刀片有多个切削刃，当一个切削刃磨损后可以转位，故节省了刀具材料，减少了库存，还具有换刀方便等优点，故现在的端铣刀多采用机夹式结构（见图4.1、4.2、4.3）。
图4.1 刀体前视图
图4.2 刀体俯视图
5 铣刀的设计
为了保证铣刀有良好的切削性能，应满足以下六项基本要求：
○1定位精度
可转位铣刀的定位包括刀片在刀体上的定位和铣刀在机床上的定位两个方
面：
刀片的定位：刀片定位的意义在于保证铣刀切削刃的跳动值，限制在允许的公差范围内。为了实现上述目的，除了采用变形小、硬度高的材料来制造定位元件外，在铣刀设计上普遍采用了三点定位的方法。刀片在制造、检验和使用时都采用三点定位的方法。
6 刀片的设计
6.1 可作为陶瓷刀具的陶瓷材料的种类
○1氧化铝（Al
20
3
）基陶瓷纯氧化铝陶瓷；
○2氧化铝—碳化物系复合陶瓷；
○3氧化铝—碳化钛—金属系复合陶瓷；
○4 Al
2O
3
-SiC晶须增韧陶瓷；
○5氮化硅(Si
3N
4
)基陶瓷；
6.2 可转位刀片的设计要求
综合考虑各种陶瓷材料的性能，本设计选用氧化铝—碳化钛—金属系复合陶瓷作为刀片材料。
○1在同一刀片上，要有尽可能多的切削刃供转位使用，以提高可转位刀片的使用率。
○2尽量简化或有利于刀片在刀具上的夹紧与定位。
○3要有足够的强度，以承受切削时产生的切削热、切削力和冲击、震动等作用。
○4各切削刃要有相同的几何参数，保证转位或更换刀片后的切削要求不变。
○5要有一定的精度，保证可转位刀片的完全互换。
○6刀尖在切削加工时的可达性要好。
7 刀片安装槽的设计
7.1 刀片座的设计计算
刀片座尺寸包括槽深h，底座厚度B，刀尖伸出底座长度h1。
h=d+2.75=12.70+2.725=15.425
B=2.42S=2.42×4.76=11.519,
h1=h－(ab+bc+ef)
=h –[s.tg8o +0.5+(B-s).tg16o ]
=h-[4.76×tg8o +0.5+1.735]
=15.425-[0.601+0.5+1.735]
=12.589mm
7.2 计算刀齿槽和压块尺寸
8 刀柄的设计
8.1 刀柄的结构
机床工具系统最突出的特点就是端面和锥面同步接触。夹紧时,由于锥部有过盈,所以锥面受压产生弹性变形,同时刀柄向主轴锥孔轴向位移以消除初始间隙,实现端面之间的贴合,这样就实现了双面同步夹紧。就其本身的定位而言,这种保证锥面和端面同时定位的方式实质上是过定位。接口的径向精度是由锥面接触特性决定的。接口的轴向精度是由接触端面决定的,这与HSK锥柄明显不同(HSK的轴向精度可达到12μm，而 7/24锥柄仅为31μm)。此外,接口的轴向精度不受轴向夹紧力大小的影响 ,仅由结构决定。
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9 结论
陶瓷材料具有极高的硬度及优良的抗磨损性能，但其韧性和强度较差，抗冲击能力差，因此正确选择刀具几何参数对于提高其抗破损性能、获得较高的刀具耐用度有着重要的作用。
本课题在设计高速陶瓷端铣刀的过程中，对端铣刀重新进行了尺寸设计、结构设计以满足陶瓷刀片切削淬火钢等难切削材料的要求。设计中，通过对刀具几何角度的改进，使加工淬火钢难的这一问题得到了一定的改善。
本设计的陶瓷刀具采用负前角－100，刃倾角－150 ，主偏角取450，后角取100，刀尖半径0.8mm。采用楔块在后刀面压紧的固定方式、用调整块或者涨紧螺栓调整刀片在铣刀轴向的长度,刀片轴向和周向精度还有待提高，刀体造型的美观度需要进一步改善。
通过设计高速陶瓷端铣刀，我受益匪浅，既巩固了所学专业理论知识，还加深了对所学知识的理解运用，学会了系统的查阅资料，对AutoCAD、
Solidworks等软件的有更熟练的应用。
参考文献
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铣刀的设计说明书
四、铣刀的设计 （一）齿形的设计计算 1.前角为零时，工件法剖面截形就是铣刀的齿形。 2.前脚大于零时 铣刀有了前角以后，其刀齿在径向截面的齿形和前刀面上的齿形，就与工件法剖面的截形不同了。设γf为铣刀外圆处的纵向前角，当γf较大时，铣刀径向截面和前刀面上的齿形需进行修正计算。 下图所示的是工件齿形和铣刀齿形得关系，其中（b）为给定的工件齿形；（c）为铣刀径向截面应具有的齿形，即铲刀应具有的齿形；（d)为铣刀前刀面的齿形，即样板应具有的齿形。 图8 （二）结构参数的选择及计算 1.铣刀齿形高度h 设被切工件成形部分高度为hw，则成形铣刀齿形高度应为： h＝hw＋（1－2）mm 2.铣刀宽度B 设被切工件阔形宽度为Bw，则铣刀宽度B可取为稍大于B。 3.容屑槽底形式 铲齿成形铣刀容屑槽底形式通常有两种，即平地形式和中间有凸起或槽底倾
斜的加强形式。在铲削深度较小和刀齿强度足够的情况下，应采用平底形式。在铣削深度较大时，宜采用加强形式。 4.铣刀的孔径d 铣刀的孔径d应根据铣削宽度和工作条件选取，可以按刚度，强度条件计算，也可根据生产经验选取。 5.铣刀的外径do 对于平底形式的容屑槽，铣刀外径可按下面公式计算：do＝d+2m＋2H 式中：d－铣刀孔径 m－壁厚，一般取（0.3－0.5）d H－全齿高 由于全齿高的计算又需依据外径do，因此，用上式直接计算铣刀外径是困难的，我国一些工厂采用下式估算铣刀外径： do＝（2－2.2）d＋2.2h＋（2－6） 根据上面公式的计算结果再取外径的推荐值。 6.铣刀的圆周齿数Zk 铲齿成形铣刀的圆周齿数Zk可按下式计算 Zk＝Πdo/S 式中S为铣刀的圆周齿距，粗加工时，可取S＝（1.8－2.4）H 精加工时，可取S=(1.3-1.8)H，式中H为容屑槽的高度。 但是在设计成形铣刀时，直接按公式计算圆周齿数是困难的，因为式中H 尚未确定，而确定它时，又要反过来依据铣刀的圆周齿数。因而在设计时，可根据生产经验按铣刀外圆直径的大小预先选定圆周齿数，在设计计算出铣刀的其他结构参数后再反过来校验圆周齿数设计得是否合适。 7.铣刀的后角及铲削量K 设铲齿成形铣刀的顶刃径向后角为αf，一般取αf＝10o－15o。相应的铲削量可按下式计算：K＝tgαfΠdo/Zk，式中do为铣刀外径，Zk为圆周齿数。求出铲削量后，应按附录表40所列的铲床凸轮的升距选取相近的K值。 初步选定径向后角和计算出铲削量以后，需验算刀齿侧刃上一点x的主剖面后角αox，验算应选ψx最小处的x点，验算公式可按下面公式： tgαox＝tgαf sinψx
设计说明书完整
目录 序言 (2) 一、零件的分析 （一）零件的作用 (2) （二）零件的工艺分析 (2) 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 (3) （二）基面的选择 (3) （三）制定工艺路线 (3) （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5) （五）确定切削用量及基本工时 (5) 三、夹具设计 （一）、加工工艺孔Φ25夹具设计 (12) （二）、粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计 (13) （三）、钻M8螺纹孔夹具设计 (16) 四、机械加工工序卡片（附） (18) 五、CA6140车床杠杆（831009）零件图（附） (18) 六、CA6140车床杠杆（831009）毛坯图（附） (18) 七、夹具装配图与夹具体零件图（附） (18) 八、参考文献 (18)
序 言 机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 一、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给定的零件是CA6140车床的杠杆。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。 （二） 零件的工艺分析 所加工零件立体图如下图所视： 1、主要加工面： （1）、钻Φ0.023 025+孔以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔； （2）、钻Φ0.1012.7+锥孔及铣Φ0.1012.7+锥孔表面； （3）、钻2—M6螺纹孔及其上表面；
2铣刀的种类和结构特点
铣刀的种类和结构特点 铣刀的种类很多(大部分已经标准化)，其分类方法也很多，下面是几种通常的分类方法和常用的铣刀。 按铣刀切削部分的材料分类：高速钢铣刀、硬质合金铣刀、特殊材料刀具、涂层刀具等。 高速钢铣刀有整体的和镶齿的两种一般形状较复杂的铣刀都是整体高速钢铣刀． 硬质合金铣刀、陶瓷刀具以及超硬材料刀具大多数不是整体的，将硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方式镶装在铣刀刀体上，如硬质合金立铣刀、三面刃铣刀等。 按铣刀的刀齿结合方式分类：整体铣刀、镶齿铣刀及特殊形式铣刀等。 整体铣刀是指铣刀的切削部分，装夹部分及刀体成一整体。这类铣刀可用高速钢整料制成，也可用高速钢制造切削部分，用结构钢制造刀体部分，然而焊接成一整体，直径不大的立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀都采用这种结构． 镶齿铣刀可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，可分为可转位和不转位。 不转位的如高速钢镶齿铣刀的刀体用结构钢，刀齿是高速钢，刀体和刀齿利用尖齿形槽镶嵌在—起。 直径较大的三面刃高速钢铣刀和高速钢套式面铣刀，一般都采用这种结构。
可转位铣刀是用机械夹固的方式把硬质合金刀片或其它刀具材料安装在刀体上，因而保持了刀片的原有性能。 刀刃磨损后，可将刀片转过一个位置继续使用。这种刀具节省了材料，节省了刃磨时间，提高了生产效率。 特殊型式铣刀有复合刀具、可逆攻螺纹刀具等等。 按刀齿齿背的形式分类：（见图1-4-3）尖齿铣刀、铲齿铣刀。 尖齿铣刀的刀齿截面上，齿背是由直线或折线组成，如图1-4-3（b）所示。这类铣刀齿刃锋利，刃磨方便，制造比较容易，生产中常用的二面刃铣刀、圆柱铣刀等都是尖齿铣刀。 铲齿铣刀的刀齿截面上，齿背是阿基米德螺线，齿背必须在铲齿机床上铲出。如图1-4-3（a）所示。这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变。由于铲齿铣刀前角小，因此切削性能差。成形铣刀为了保证刃磨后齿形不变，一般都采用铲齿结构。 图1-4-3 铣刀刀齿的结构形式 (a) 铲齿铣刀的刀背截面(b)尖齿铣刀的刀背截面 按铣刀的安装方式分类：带孔铣刀、带柄铣刀。 带孔铣刀是采用孔安装的铣刀称为带孔铣刀，如三面刃铣刀、圆柱铣刀等。
通用型阶梯式可转位端铣刀设计与制造(含图纸)
通用型阶梯式可转位端铣刀设计与制造 摘要：本设计在阶梯切削法原理的基础上，采用径向错移量较大的单组阶梯式铣削方法，进行阶梯式可转位端铣刀的结构设计，并收集大量的资料来证明该刀具的可行性，为促进中小企业顺利推广刀具可转位技术开辟了一条新途径。 关键词：阶梯切削法；刀具可转位技术；径向错移量 Design and manufacture on the Universal Indexable Step Face Milling Cutter Abstract: This design base on the principle of step cutting，adopting the single-group step milling method of a bigger radial shift，going to design the structure of the step indexable face milling cutter，and collecting a large number of materials to prove that is usable，to open a new way for promoting the small or medium-sized enterprises to popularizing the indexable technology of the cutting tool smoothly. Key words:step cutting method indexable technology of the cutting tool radial shift
成形铣刀设计
铲齿成形铣刀设计 一、铲齿成形铣刀的基本类型 铲齿成形铣刀是用于铣削工件成形表面的专用刀具。它的刃形是根据工件廓形设计计算的，它具有较高的生产率，并能保证工件形状和尺寸的互换性，因此得到广泛使用。成形铣刀按齿背形状可分为铲齿与尖齿两种。 1．尖齿成形铣刀：尖齿成形铣刀齿数多，具有合理的后角，因而切削轻快、平稳，加工表面质量好，铣刀寿命高。但尖齿成形铣刀需要专用靠模或在数控工具磨床上来重磨后面、刃磨工艺复杂。因此，刃形简单的成形铣刀一般做成尖齿形。 2．铲齿成形铣刀：齿背由径向铲削形成，使其具有成形刃后角。该刀具沿前刀面重磨后能保证刃形不变，故在生产中一般采用铲齿结构，只有在大批量生产中才采用尖齿结构。本章只讨论铲齿成形铣刀的设计方法。 二、铲齿成形铣刀结构参数的确定 （一）容屑槽底形式 铲齿成形铣刀容屑槽底有两种形式：一种是平底形式，如图3—19所示；另一种是中间凸起的加强形式，如表3—76所示。根据工件廓形最大高度hｗ来选择容屑槽底的形 图3—19铲齿成形铣刀的结构 式，当hｗ较小和刀齿强度足够的情况下，可采用平底形式，否则，应采用加强形式。加强式槽底的形状可根据工件廓形确定。工件廓形为单面倾斜时，用I型或Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅴ型；工件廓形对称时，用Ⅳ型。
（二）齿形高度h和宽度 B 如图3—19所示，成形铣刀齿形高度可取为h＝hｗ＋（1~2）mm 式中hｗ—工件的廓形高度。
铣刀宽度B一般比工件廓形最大宽度Ｂｗ大1～5mm ，并应采用标准系列尺寸。 （三）铣刀的孔径 用铣刀切削时，要求其刀杆直径足够大，以保证在铣削力作用下有足够的强度和刚度。因此，铣刀孔径应按强度或刚度条件计算决定。在一般情况下，可根据铣削宽度和 切削条件选取。表3—77是根据生产经验推荐的数值。 表3—77 成形铣刀内孔直径 （四）铣刀的外径 在保证铣刀孔径足够大和铣刀刀体强度足够的条件下，应选较小的铣刀外径，以减小扭矩和减少高速钢的消耗。 设计铣刀时，可首先用下式估算外径，待确定了铣刀的其他有关参数后，再校验铣刀刀体强度。 ｄ0=（2~2.2）d + 2. 2h+（2~6）mm （3—5—1） 对于加强形式的容屑槽，铣刀外径可小些 ｄ0=（1.6~2）d+2h+（2~6）mm （3—5—2） 表3—78给出了铣刀直径的推荐值，它是按式（3—5—1）与式（3—5—2）计算的，并圆整为5的整数倍。 （五）铣刀的齿数
刀具设计
机械设计制造及其自动化专业 设计说明书 （高速切断刀） 题目: 高速切断刀设计说明书 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：李学健 完成日期：2015年5月 机械工程学院 2015年5月
目录 第1章原始条件 ................................................................................................................ .1 第2章设计计算过程 ........................................................................................................ .1 2.1高速切断刀的设计要点及工作特点............................................... ......... ..1 2.1刀片夹固结构的选择 ....................................................................................... . (2) 2.2选择刀片材料 ................................................................................................... . (2) 2.3选择车刀合理角度 ........................................................................................... . (2) 2.4选择刀片型号和尺寸 ....................................................................................... . (2) 2.5选择硬质合金刀垫型号和尺寸 ....................................................................... . (3) 2.6计算刀槽角度 ................................................................................................... .. (4) 2.7选择刀杆材料和尺寸 ................................................................................................... .4 2.8技术要求 ....................................................................................................................... .4 第3章绘图 ................................................................................................................. . (5) 参考文献 (5)
金属切削原理及刀具-课程设计说明书
圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计说明书 目录 1．前言 (2) 2．绪论 (3) 3．圆孔拉刀设计 (4) 4．矩形花键铣刀设计 (14) 5．总结 (18) 6．参考文献 (19)
1.前言 转眼之间大学四年的学习已过去多半，在我们完成本学期学业之前，通过课程设计来检查和考验我们在这半年所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。 我的课程设计课题目是圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。 由于水平有限,设计编写时间也仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正。
2．绪论 金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。 设计内容和要求 完成对矩形花键铣刀、圆孔拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。 刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均符合有关标准和法定计量单位。
成形铣刀设计 (1).
第五节铲齿成形铣刀设计 一、铲齿成形铣刀的基本类型 铲齿成形铣刀是用于铣削工件成形表面的专用刀具。它的刃形是根据工件廓形设计计算的，它具有较高的生产率，并能保证工件形状和尺寸的互换性，因此得到广泛使用。成形铣刀按齿背形状可分为铲齿与尖齿两种。 1．尖齿成形铣刀：尖齿成形铣刀齿数多，具有合理的后角，因而切削轻快、平稳，加工表面质量好，铣刀寿命高。但尖齿成形铣刀需要专用靠模或在数控工具磨床上来重磨后面、刃磨工艺复杂。因此，刃形简单的成形铣刀一般做成尖齿形。 2．铲齿成形铣刀：齿背由径向铲削形成，使其具有成形刃后角。该刀具沿前刀面重磨后能保证刃形不变，故在生产中一般采用铲齿结构，只有在大批量生产中才采用尖齿结构。本章只讨论铲齿成形铣刀的设计方法。 二、铲齿成形铣刀结构参数的确定 （一）容屑槽底形式 铲齿成形铣刀容屑槽底有两种形式：一种是平底形式，如图3—19所示；另一种是中间凸起的加强形式，如表3—76所示。根据工件廓形最大高度hｗ来选择容屑槽底的形 图3—19铲齿成形铣刀的结构 式，当hｗ较小和刀齿强度足够的情况下，可采用平底形式，否则，应采用加强形式。加强式槽底的形状可根据工件廓形确定。工件廓形为单面倾斜时，用I型或Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅴ型；工件廓形对称时，用Ⅳ型。
（二）齿形高度h和宽度 B 如图3—19所示，成形铣刀齿形高度可取为h＝hｗ＋（1~2）mm 式中hｗ—工件的廓形高度。
铣刀宽度B一般比工件廓形最大宽度Ｂｗ大1～5mm ，并应采用标准系列尺寸。 （三）铣刀的孔径 用铣刀切削时，要求其刀杆直径足够大，以保证在铣削力作用下有足够的强度和刚度。因此，铣刀孔径应按强度或刚度条件计算决定。在一般情况下，可根据铣削宽度和 切削条件选取。表3—77是根据生产经验推荐的数值。 表3—77 成形铣刀内孔直径 （四）铣刀的外径 在保证铣刀孔径足够大和铣刀刀体强度足够的条件下，应选较小的铣刀外径，以减小扭矩和减少高速钢的消耗。 设计铣刀时，可首先用下式估算外径，待确定了铣刀的其他有关参数后，再校验铣刀刀体强度。 ｄ0=（2~2.2）d + 2. 2h+（2~6）mm （3—5—1） 对于加强形式的容屑槽，铣刀外径可小些 ｄ0=（1.6~2）d+2h+（2~6）mm （3—5—2） 表3—78给出了铣刀直径的推荐值，它是按式（3—5—1）与式（3—5—2）计算的，并圆整为5的整数倍。 （五）铣刀的齿数
铣刀设计实验报告
本科生实验报告实验课程金属切削原理与刀具 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇 16 年 11 月——二〇 16 年 11 月
填写说明 1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）； 2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明； 3、格式要求： ①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。 ②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。 ③具体要求： 题目（二号黑体居中）； 摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）； 关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)； 正文部分采用三级标题； 第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行) 1 ×××××四号黑体×××××（段前、段后0.5行） 1.1小四号黑体（段前、段后0.5行） 参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。
1课程设计题目:立式铣刀的设计 2铣削的定义及应用 3课题目的 (1)、了解立式铣刀的各参量； (2)、准确的在图中标出各参量； (3)、熟练使用pro/e进行铣刀的三维建模。 立式铣刀的设计 一．铣刀简介 1.概念 铣刀，是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。 2.分类 圆柱形铣刀：用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数烧，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。 面铣刀：又称盘铣刀，用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面，端面和圆周上均有刀齿，也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式三种。 立铣刀：用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和断面上，工作时不能怨轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。 三面刃铣刀：用于加工各种后槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。
拉刀铣刀设计说明书..
一、金属切削刀具课程设计的目的 金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。 二、设计内容和要求 完成矩形花键铣刀、矩形花键拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。 刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。 具体设计要求见附页。 三、拉刀的设计 （一）选定刀具类型和材料的依据 1选择刀具类型： 对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。 采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。
例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度l=B3n3Zi，其中B 为键宽，n为键数，Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。 2正确选择刀具材料： 刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。 拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，根据《刀具课程设计指导书》表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。根据表30，选择W18Cr4V。 （二）刀具结构参数、几何参数的选择和设计 1拉刀的结构 图1 表1
金属切削刀具课程设计说明书
硬质合金可转位外圆车刀 设计说明书 机械设计制造及其自动化 [原始条件] 加工一批尺寸如图所示的零件，工件材料为45号钢, D=78mm，d=56mm，L=300mm，l=120,B=1.6。需分粗车、半精车两道工序完成其外圆车削，单边总余量为4mm，使用机床为CA6140普通车床。
试设计一把硬质合金可转位外圆车刀。 [设计步骤] ⑴ 选择刀片夹固结构。考虑到加工在CA6140普通车床上进行，且属于连续切削，参照表典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。 ⑵ 选择刀片材料。由原始条件给定：被加工工件材料为45号钢（正火），连续切削，完成粗车、半精车两道工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料(硬质合金牌号)为YT15。 ⑶ 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，选取如下四个主要角度：①前角 140=γ；②后角 70=α；③主偏角?=90r κ；④刃倾角 5-=s λ。 后角0α的实际数值以及副后角0 α'和副偏角r κ'在计算刀槽角度时，经校验后确定。 ⑷ 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：背吃刀量mm a p 7=，进给量r mm f 6.0=，切削速度c v 如下得出： 242=v c 15.0=v x 35.0=v y 2.0=m 866.0735 .0637 .0== mv k 9.0=sv k 1=tv k 81.0=v r k κ 63.0=???=v tv sv mv v r k k k k k κ min 60=T min 04.6063.06 .0760242 135 .015.02.0m k f a T c v v y x p m v c v v =???= ???= min /64.612m k f a T c Vc v y x p m v v v =???=
可转位车刀课程设计说明书
可转位车刀课程设计说明书 课题名称: 可转位车刀设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械120 姓名： 学号： A071201
要求 工件材料35钢、GPa b /σ0.52、HB143-178、D70±0.1mm 、L250mm 、热处理状态正火处理 1.选择刀片夹固结构 工件的直径D 为70mm ，工件长度L=250mm 。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。 2.选择刀片结构材料 由原始给定条件：被加工工件材料为35钢，正火处理，按照硬质合金的选择原则，选取刀片材料为YT15。 3.刀具合理几何参数的选择和切削用量的选择 3.1刀具合理集合参数的选择 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《刀具课程设计指导书》图2.5，工件材料为35钢(正火)，半精车，因此前角可选0γ=15°； 2．后角0?：根据《刀具课程设计指导书》图2.5，工件材料为35钢(正火)，半精车，因此后角可选0?=5°； 3．主偏角γκ：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=-6°； 5．后角0?：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。 3.2切削用量的选择 根据《刀具课程设计指导书》附录II ：粗车时，背吃刀量p a =3mm ，进给量
不等齿距端铣刀的减振机理
振 动 与 冲 击 第18卷第3期JOU RNAL OF VIBRAT ION AND SHOCK Vol.18No.31999 不等齿距端铣刀的减振机理 李 辉 刘风利 王战中 (石家庄铁道学院 050043) (河北理工学院 063009) (石家庄铁道学院 050043) 摘 要 本文根据切削理论及端铣过程的几何关系,提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型,对不等齿距端铣刀的实质进行了分析,论述了不等齿距端铣刀的减振机理。 关键词:端铣刀,减振,不等齿距,铣削力 中图分类号:T H161.6 0 引 言 具有较高金属切除率的端面铣削,已经成为应用最广泛的高效率平面加工方法之一。但采用传统的端铣刀进行铣削加工,经常产生振动,它不但降低工件的表面加工质量,而且影响刀具和机床的使用寿命。随着金属切削加工向高速、高精度方向的发展,对铣削加工时的减振性提出了更高的要求。因此,有必要对端面铣削的动态特性及其减振机理进行深入的研究。 1 端铣动态铣削力模型的建立 1.1 单齿铣削力模型的建立 图1为具有单齿的端铣刀加工时的原理图,其切向切削力P t可由下式确定: P t=C?(a p/sin V r)?(a f?sin V r?sin U)K(1)式中:a p——切削深度(mm); V r——铣刀主偏角(deg); 图1 端面铣削的切削分力 收稿日期:1997-10-01 修改稿收到日期:1998-08-20 第一作者 李辉 男,硕士,讲师,1968年生。
a f ——每齿进给量(mm /齿);U ——刀尖接触点的方向角(deg); C 、K ——系数与指数,与被切削加工材料有关,可通过实验确定。 根据坐标转换关系式,在图1所示直角坐标系统中,各铣削分力可表示为: P x P y P z = -co s U sin U 0 -sin U -cos U 00 1 ?P r P t P z =-G sin V r cos U sin U 0-G sin V r sin U -cos U 00 G cos V r ?P t (2) 式中: G 与具体切削条件有关,随刀具切削角度、刀具锋利程度、进给量不同而改变。G 值一般在0.3 ～0.1之间。 1.2 多齿铣削力模型的建立 图 2 为了得出通用性较强的多齿铣削力模型,设端铣刀具有不等齿距,多齿铣削力模型是通过单齿铣削力叠加而获得的。 采用不等齿距端铣刀加工时,其工作原理如图2所示。设端铣刀齿数为Z ,图中各刀齿的位置以H 0～H z -1表示,其中H 0=0°。 为了便于分析问题,取铣刀的转角B 为主要变量,B 是时间t 的函数,即: B =2P n 0t /60 (rad)(3) 式中:n 0——铣刀转速(r /min ); t ——时间(s)。 取t =0时,U =0,且令此时铣刀刀齿的位置为H 0,根据铣削力叠加原理,多齿端铣刀的铣削力可表示为: P t (i ,B )= C ?(a p /sin V r )?[q i ?a f a v ?sin V r ?sin U i (B )] K 当(2P m +U 0+H i )矩形花键拉刀课程设计说明书
目录 1、前言 (1) 2、绪论 (1) 2.1刀具的发展 (1) 2.2本课题研究的目的 (2) 3、矩形花键拉刀的设计 (3) 3.1设计要求 (3) 3.2设计步骤 (3) 3.2.1 花键孔尺寸 (3) 3.2.2 切削几何参数选择 (3) 3.2.3 齿升量的选择 (3) 3.2.4 确定校准齿直径 (4) 3.2.5 倒角齿参数计算 (4) 3.2.6 确定拉削余量A (5) 3.2.7确定齿距p及同时工作齿数 (5) 3.2.8 容削槽的设计 (5) 3.2.9 花键齿截型设计 (6) 3.2.10 粗算切削齿齿数 (7) 3.2.11计算切削齿部分长度 (9) 3.2.12 拉刀尺寸设计 (9) 3.2.13 拉刀强度及拉床拉力校验 (12) 3.3 确定圆孔拉刀的技术条件 (12) 4、小结 (13)
5、致谢 (13) 6、参考文献 (13)
1、前言 通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。 随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性。 拉刀种类繁多，它可加工各种形状通孔，直槽，螺旋槽和直线或曲线的外表面。它是一种高生产率刀具，它切削速度低，耐用度高，寿命高。拉刀是多刃切削刀具，切削力较大但机床结构简单，成本高，只适用于大批量生产。 铣刀是一种应用非常广泛的切削加工方法，不仅可以加工平面、沟槽、台阶，还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。铣刀又是一种多齿刃多回转刀具，铣削速度较高且无空行程，故加工生产效率较高，已加工表面粗糙度较小。他的种类繁多。 我的课程设计课题是矩形花键拉刀,矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如金属切削原理及刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补。使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。 由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至 2、绪论 2.1刀具的发展 随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具. 目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩
数控加工中心刀具换刀系统的设计
课程设计说明书 题目机电一体化技术与系统课程设计 --数控加工中心刀具换刀系统的设计 系别 专业 班级 姓名 设计时间 指导教师 xxxx年xx月xx日 xx学院
目录 一、课程设计任务 (3) 二、课程设计要求 (4) 三、课程设计参数设置 (4) 四、课程设计过程 (4) 第一节 P L C基本介绍 (4) 1.1P L C介绍 (4) 1.2P L C的组成 (5) 第二节阐述P L C的工作原理 (6) 2.1P L C的工作原理 (7) 2.2P L C的选型依据 (8) 第三节列出I/O配置表 (10) 3.1I/O配置(表) (10) 第四节刀盘取刀示意图 (11) 4.1机械手与调取刀具示意图 (11) 第五节本系统梯形图及指令表 (12) 5.1功能图 (12) 5.2 梯形图 (13) 5.3 指令表 (14) 第六节本系统的开发环境 (18) 6.1本系统的开发环境 (18) 第七节本系统的改进 (19) 第八节总结 (20) 参考文献 (20)
五、指导教师评价 (21) 前言 加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制，是决定加工质量的重要因素。 加工中心时高效、高精度数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工，同时还备有刀具库，并且有自动化换刀功能。加工中心所具有是这些丰富的功能，决定了加工中心程序编制的复杂性。 加工中心能是实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环，刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。 加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在与加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具。可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。
刀具设计说明书-曾世琛
刀具课程设计 系别:机械工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 班级: 11卓越 姓名:曾世琛 学号:201117160324 完成时间: 2014.12
目录 1.设计任务 (2) 2.设计要点 (2) 3.选择刀具材料 (3) 4.刀具结构和切削参数确定 (3) 5. 设计体会 (4) 6. 画出刀具工作图 (5)
1.设计任务 工件材料为HT200，HB=170～200，要求设计一复合刀具加工后侧面孔，钻、铰后侧面孔至φ6H9，保证粗糙度1.6 2.设计要点 1）强度和刚度：由于刀具是复合的，若用两种刀具对两个表面同时进行加工，则作用在刀具上的切削力扭矩就较大，若对一个孔按先后顺序加工，则刀具必然较长，悬伸量大。所以复合刀具的强度和韧性问题复杂。 2）结构形式：从刀具强度刚度，加工精度以及是否刃磨考虑。整体式结构的强度刚度好，位置精度和同心度高，但整体式刃磨困难，装配式没有这个缺点，但是由于增加了结合面和紧固件，当刀具结构受限制时，会影响加工精度。 3）材料选用：复合刀具受孔径限制。比较细长，负荷较大，选材应有较高的强度。并选择切削性好的材料。 4）切削用量：考虑各个刀具特点，即切削用量按限制性刀具选择。 5）切屑排除：排屑问题对复合刀具影响大，因为同时工作的刀齿较多，会切下很多的切屑。要有足够的容屑空间。 6）刀具长度：工作行程长度由其中较大的那一层箱体壁厚确定。 7）刀具导向：保证刀具加工时与工件的相对位置稳定，增加刀具系统的刚性和加工精度。
3.选择刀具材料 刀具的结构采用为整体式, 因此需要根据加工材料的性质、生产特点、切削特点选择合适的刀具材料。钻孔部分主要完成粗加工, 切削深度较大, 刀具承受的切削力较大, 切削速度较低, 因此宜选用强度较高, 抗冲击性和抗振性能及耐磨性较好的刀具材料; 铰孔部分主要完成精加工, 是稳定尺寸部分, 刀刃处的切削速度相对钻削更高, 切削深度较小, 因此宜选用耐磨性和耐热性较好的刀具材料。基于以上原因, 刀柄材料与刀具切削部分都采用普通高速钢W18Cr4V。该材料是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢。其工艺性能好, 强度和韧性配合好, 主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具, 也可制造高温轴承和冷挤压模具等。 4.刀具结构和切削参数确定 该刀具设计的目的在于提供一种生产效率高、加工精度高、生产成本低的将钻、绞复合在一起的刀具。该刀具包括刀头和刀柄两部分,刀头由麻花钻钻头、绞刀部分复合而成, 、刀柄为直柄, 整个刀具结构为整体式刀具。刀具切削部分的参数对刀具的使用寿命、加工的难易程度及加工的精度都起着至关重要的作用,也直接影响到加工成本、加工效率, 所以刀具每部分的切削参数应合理选择。 (1) 钻孔部分: 根据钻头加工内孔钻削效率高的特点, 该刀具的钻孔部分仍然采用传统麻花钻的结构,刀体螺旋槽部分的螺旋角为30度。侧刃应磨出0.02- 0.08mm倒锥以减小摩擦, 其刃部加工出的切屑可顺利地导向螺旋槽排出。为了保证钻头的钻心强度, 锋角取118度。一般取前角为0-5度, 后角为6-8度，这样可以扩大容纳切屑的空间, 减少钻头与孔壁的摩擦,同时又要保证副切削刃的强度。该部分完成Φ5.8小孔的加工工序。 (2) 绞孔部分: 采用四齿双刃外排屑式铰刀, 每个切削刃都由一个精密的主切削刃和一个副切削刃组成。工作时, 主切削刃起主要的切削作用, 副切削刃起修光作用。铰孔部分放在钻孔后来完成孔的精加工, 保证孔的精度( 孔的形位精度和表面粗糙度) 。由于铰削余量很小, 切屑很薄, 切屑与前刀面接触很短,
高速铣削的陶瓷端铣刀设计
目录 1 引言 (1) 2 采用高速陶瓷机夹式的意义 (3) 2.1 机械夹固式硬质合金端铣刀特点 (3) 2.2 机械夹固式硬质合金端铣刀实用价值 (3) 2.2.1 节约成本 (3) 2.2.2 丰富教学和提高技能 (4) 3 陶瓷端铣刀的概述 (5) 3.1 陶瓷刀具的前景 (5) 3.2 陶瓷刀具的性能 (5) 3.3 为了改善切削加工性能所采用的手段 (5) 3.3.1 采用合适的几何参数 (5) 3.3.2 选择合理的切削用量和切削速度 (5) 3.3.3 陶瓷刀片的结构与刃磨 (6) 3.3.4 刀体及刀片座形状设计 (6) 3.3.5 刀片夹紧方式 (6) 3.4 刀柄的设计选择 (7) 3.5 陶瓷刀具的种类 (7) 4 端铣刀的结构 (8) 4.1 刀体结构 (8) 4.2 刀盘结构 (10)
4.3 刀盘工作理 (11) 4.4 机夹式铣刀的重点和难点 (12) 5 铣刀的设计 (13) 6 刀片的设计 (15) 6.1 可转位刀片的设计要求 (15) 6.2 刀片的参数 (15) 6.2.1 可转位刀片的基本尺寸 (16) 6.2.2 铣刀参数 (16) 7 刀片安装槽的设计 (17) 7.1 刀片座的设计计算 (18) 7.2 计算刀齿槽和压块尺寸 (17) 8 刀柄的设计 (19) 8.1 7/24刀柄的结构 (19) 8.1.1 中空结构 (19) 8.1.2锥面严格的过盈量 (19) 8.1.3 承受扭矩和弯矩的能力 (21) 8.1.4 刀柄联接形式的精度特点 (21) 8.2 刀柄的尺寸 (22) 8.2.1 第一种刀柄尺寸 (23) 8.2.2 第二种刀柄尺寸 (23) 8.3 连接方式 (23) 9 结论 (25)
数控铣削设计说明书
1前言 在当代信息化技术的推动和催化下，传统的制造业和制造技术也通过应用信息技术正向高效率，高精度，高自动化方向发展，数控机床，加工中心和柔性制造单元以及集成制造系统等得到了广泛应用。 数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。 UG是Unigraphics的缩写，是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构和实体的加工。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。因此，用UG作为CAD/CAM 软件平台，进行的产品创新设计，不仅可以运用机械方面的知识进行产品开发，也可以培养对本软件的操作能力。 随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越来越高。随着社会多产品多样化需求的增强，产品品种增多，产品更新换代加快，这使得数控加工在生产中得到了广泛的应用，并不断地发展。尤其是随着FMS和CIMS的兴起和不断成熟，对机床数控系统提出了更高的要求，现代数控加工正在向高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。 一般认为UG NX是业界中比较有代表性的数控软件。其中UG CAM即加工制造模块，是UG的重要模块之一，具有举足轻重的地位。其主要功能是承担交互式图形数控编程的任务，即针对已有的CAD三维模型所包含的产品表面几何信息，进行数控加工刀位轨迹的自动计算，完成产品的加工制造，从而实现产品设计者的设计构想。 UG CAM由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀