哈工大机械制造技术基础——可转位车刀设计教学文稿

Harbin Institute of Technology

课程大作业说明书

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哈尔滨工业大学

目录

设计题目 (3)

可转位端面车刀设计 (3)

一、选择刀片夹固结 (3)

二、选择刀片结构材料 (3)

三、选择车刀合理角度 (3)

四、选择切屑用量 (4)

五、刀片型号和尺寸 (4)

六、选择硬质合金刀垫型号和尺寸 (5)

七、计算刀槽角度 (5)

八、计算铣制刀槽时所需的角度 (7)

九、选择刀杆材料和尺寸 (8)

十、上压式结构 (8)

十一、绘制车刀结构简图 (9)

参考文献 (10)

设计题目

设计车小端端面的可转位车刀

可转位端面车刀设计

一、选择刀片夹固结

工件的直径D 为 160mm ，工件长度L=200mm 。因此可以在普通机床CA6140上加工。 表面粗糙度要求3.2μm ，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，按题设要求，采用上压式的夹紧方式。

二、选择刀片结构材料

加工工件材料为HT200，且加工工序为粗车，半精车了两道工序。由于加工材料为铸铁，因此刀片材料可以采用YG 系列，YG8用于粗加工脆性材料，YG6用于半精加工脆性材料，本题要求达到半精加工，因此材料选择YG6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：

前角0γ：根据参考文献[1]表3.16，工件材料为HT200，半精车，因此前角可选0γ8=︒， 后角o α：根据参考文献[1]表3.17，工件材料为HT200，半精车，因此后角可选0α4=︒， 主偏角γκ：/ 1.25L d =，工艺系统刚度良好，故采用正方形刀片，主偏角γκ75=︒， 负偏角'

γκ：工艺系统刚度良好，为减小已加工表面的粗糙值，取负偏角'

γκ5=︒，

刃倾角s λ：为了获得大于0的后角0α及大于0的副刃后角'

0α，取刃倾角s λ5=-︒， 后角0α的实际数值及副刃后角'

0α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

根据参考文献[1]表3.21，粗车时，背吃刀量p a 4mm =，进给量0.5mm /r f =，可以由公式

160c v

v

v

c v X y m m p C v K T a f

-=

求得速度。

式中各数据由参考文献[1]表3.23：189.8v C =，0.2m =，0.15v x =，0.2v y =。 由于可转为车刀更换较为方便，因此在设计时将寿命设为20min ，由此估计切削速度

选为140m/min 。

根据参考文献[1]表3.22，半精车时，背吃刀量p a 1mm =，进给量0.3mm /r f =，刀尖圆弧半径 1.0mm r ε=。采用相同方法，估算切削速度为170m/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上压式，因此应选用无中心固定孔的刀片。 2、选择刀片的形状

按选定主偏角γκ75=︒，参照参考文献[2] 2.4.4.2节刀片形状的选择原则，选择正方形刀片。

3、选择刀片的精度等级

参照参考文献[2] 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 4mm =，主偏角γκ75=︒，刃倾角s λ5=-︒，将p a ，

γκ，s λ代入下式可得刀刃的实际参加工作长se L

se L sin cos p

s

a γκλ=

=

4

4.157mm sin 75cos(5)

=-

令刀片的刃口长度(即便长) 1.5se L L >=6.235mm ，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 4mm =，进给量0.5mm /r f =及参考文献[2]选择刀片厚度的诺莫图图2.3，求得刀片厚度 4.8mm S ≥。 6、选择刀尖圆弧半径εr

根据已选择的背吃刀量p a 4mm =，进给量0.5mm /r f =及参考文献[2]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

参照参考文献[2] 2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则，由于工件时铸铁，工件塑性较差，很难形成较长的切屑，因而在设计时不需要在刀片上设计断屑槽。

8、选择端面车刀型号

综上7个方面的选择结果，根据参考文献[2] 表 2.10确定选用的刀片型号为SPUN150412。具体参数为：15.875mm L d ==， 4.76mm s =， 1.2mm r ε=，

2.791mm m =，刀片刀尖角90b ε=︒，刀片刃倾角0sb λ=︒法前角0nb γ=︒，法后角

11nb α=︒。

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，本题中选择与刀片形状相同的刀垫：正方形，中心有圆孔。尺寸为：长度15.875mm L =，厚度 4.76mm s =，中心孔直径1 5.4mm d =，材料为YG6硬质合金。

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

g γκ=γκ75=︒

2、刀槽刃倾角sg λ

sg λ=s λ5=-︒