木工刀具课程设计说明书 打印

课程设计说明书

——木材切削原理与刀具

学院：材料学院

班级：木工11-2

姓名：***

学号：*********

指导教师：***

木工刀具课程设计说明书

一、目的意义：

通过两种不同结构的木工铣刀的设计，了解并熟悉木工刀具设计的一般步骤及总体要求，训练学员的刀具设计的能力。

二、设计任务：

1、现有一台立式铣床，主轴电动机功率5.5kw ，刀轴直径40mm ，装刀空间尺寸φ250×200mm ，刀轴转速6000rpm ，采用简单直接套装、螺母压紧方式装刀；机械进料，进料速度8-15m/min ，无级调速。欲在该机床上加工一批（500件）干燥过的水曲柳工件，请设计一款整体铲齿成型铣刀。要求注明全部加工尺寸、必要的公差及其他技术条件，写出简要设计说明书。

2、为上述机床另设计一种机夹式平面加工铣刀。工件尺寸：100×100×500 mm ，机床参数、进料方式、任务要求相同。

三、整体铲齿成型铣刀设计

1、 刀具材料选用

根据设计任务，考虑加工量大小及制造成本等因素，选择刀具材料。本例工件量为200件，较少；加工木材为干燥水曲柳，较硬。综上，本铣刀可采用焊齿，刀体部分选用45#钢，铣刀刀刃部分选用高速钢，以达到耐磨、耐热的性能要求。

2、 主要参数确定

铣刀基本参数包括外径D 、中心孔径d 、齿数Z 、前角γ、后角α、斜铲角τ等。

1） 外圆直径D ：

铣刀直径D 可根据下式初算 ：

n

V D ⨯⨯=π4106（mm ） 式中：V ——铣刀的切削速度；

n ——铣刀主轴转速

按切削速度进行铣刀直径初算时，切削速度一般不超过30m/s ，一般情况下，D 应大于4d ，即D mm d 1604044=⨯=≥，圆整到直径标准尺寸系列：D=80，100，125，（140）,160，(180)，200mm ，即圆整到D=160 mm ；

2) 套装孔直径d:

视铣刀装夹方式而定。对于直接套装者，d 的名义尺寸应和刀轴的名义直径相等，由设计任务中刀轴直径为40mm ，即取d =40mm 。

考虑到装卸方便并应保持一定精度，可选用小间隙精密配合，所以选用小间隙精密配合H7/ h6的装刀精度。

3) 前角γ 、后角α：

前角γ根据工作性质选用，推荐范围：加工软材25- 35，硬材10- 25。后角的变化范围不大，一般可在 1510-范围内选取。

鉴于加工的柞木是硬材，选择18=γ°，10=α°

4) 铲齿量：

铲齿量K 可根据所选后角α按公式απtg Z D

K =计算。

mm tg tg Z D

K 15.22104

16014.3=⨯⨯== απ 将其圆整到和凸轮升量相近的系列。凸轮升量的系列为10、12、14、16、18mm ，现将其圆整到K=22mm, 然后把K=22mm 代入公式απtg Z D

K =中， 反算后角

9.9=α°符合要求。

5) 退刀角：

退刀角ε应考虑其重磨余量和铣刀加工的生产率，退刀角大时刃磨余量小但加工生产率高。退刀角还应符合铲齿凸轮的比例，如一个4齿铣刀对应于1/4、1/6、1/8的凸轮比例，相应的退刀角ε=22.5、15、11.5度。对应本例可选15=ε°。

6) 斜铲角：

斜铲角视工件截形而定，对本例，因工件截形上有倾斜角 0=λ的区段，故铣刀须斜铲，斜铲角按下公式计算：

32.00cos 1)0sin 2237.6(cos 1)sin (=︒

-=-=︒λλτK K tg XN 则：τ=17.7° 式中：K —铲齿量，mm ；

λ—倾斜刀刃的倾斜角，本例为0；

XN K —倾斜刀刃的法向铲齿量：

mm 37.644

11614.3=⨯==o XN X

XN tg tg Z D K απ 式中：X D —所取刀刃计算点的直径：X D =D-2k=160-2*22=116mm ；

XN α—倾斜刀刃的法向后角，范围3-5°取4°

7) 铣刀齿数Z

考虑到铣刀结构和进给方式等因素，取Z=4。

3、技术要求：

（1）热处理：铣刀材料为合金工具钢，故刀齿需经热处理，热处理硬度为HRC60。

（2）表面粗糙度：刀齿前后面、套装孔、夹持端面等重要加工表面都应标注表面粗糙度。

刀齿前后面、套装孔表面Ra=0.8，夹持端面Ra=1.6，其他非重要加工面Ra=3.2。

（3）角度公差：±1°。齿距偏差不大于0.5mm 。

（4）形位公差：主要是铣刀两夹持端面应互相平行并与铣刀的回转轴线垂直。在工作图上

可分别用两夹持端面相对回转轴线的端面圆跳动量表示，其值根据铣刀直径选取。铣刀直径D=180mm ，故圆跳动量应不大于0.8mm 。径向跳动量意在控制所有刀齿回转时应在同一圆周上，应不大于0.01mm 。

（5）所有刀齿的齿廓误差用样板检验时，不大于0.1mm 。

（6）铣刀的平衡：铣刀需要经过动平衡。

四、机夹式尖齿平面铣刀设计：

1、 材料选用：刀体选45# 钢；压刀块、螺钉等联结件选35# 钢；刀片选高速钢。

2、 确定主要参数：

1）、切削圆直径D ：取切削速度v=50m/s ，根据切削速度，可估算出切削圆直径。考虑

使刀体直径符合直径系列，同时刀体具有一定强度，取D=160mm 。

2）、前角γ=25°， 后角12=α°，则楔角β=53°。 齿数Z=4 。

3、 确定刀片类型与尺寸：采用螺钉、压块侧向压紧，平刀片。

1）、刀片长度：L=200mm 。刀片长度L 稍大于工件宽度1-2mm 。

2）、刀片宽度：B=30mm 。刀片宽度B 除满足装夹要求外，应留有刃磨余量。

3）、刀片厚度：a =4mm 。刀片厚度a 根据伸出量决定，对平面铣刀，因为伸出量很

小，刀片厚度不用太大，取4mm （刀尖伸出量mm tg a h 8.2554'=︒==β，

圆整得mm h 3'

=）。

4、 确定压刀块尺寸：

压块要有一定尺寸，才有足够的质量，这样在转动时由离心惯性力产生的压紧力才能压紧刀片。一般令其厚度b 稍大于高度h 。

1）压块高度b ： )

12)(sin(cos sin 22.41-+⋅⋅=ϕγϕϕϕtg B a b =20mm 式中： a —刀片厚度，mm ； B —刀片宽度，mm ；

γ—前角； ϕ—压刀楔角，取为70°；

1ϕ—通过刀片质量中心的半径与铣刀竖轴线的夹角；

1sin 160sin 2540.55cos 160cos 2530

D a tg D B γϕγ-︒-===-︒- 则1ϕ=28.9° （式中：D —铣刀切削圆直径，mm ；a —刀片厚，mm ；B —刀片宽，mm ）