S刀片45°直头外圆车刀设计要点

第1部分刀具部分

设计题目: 工件材料GCr15，使用机床CA6140，加工后dm=30,Ra=3.2,需粗，半精车完成，加工余量自定，设计装S刀片45°偏头外圆车刀。

设计步骤：

1.1选择刀片夹固结构

考虑到加工是在CA6140普通机床上进行，属于连续切削，参照典型车刀夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。

1.2选择刀片材料

由原始条件结构给定：被加工工件材料为GCr15，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YG6X。

1.3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，选取如下四个主要角度

(1)前角=14°，(2)后角=6°,(3)主偏角=45°，(4)刃倾角=-6°

的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。

后角

1.4选择切削用量

根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为：

=3 mm，进给量f=0.6mm/r，切削速度v=110m/min

粗车时：切削深度a

p

半精车时a

=1 mm，f=0.3mm/r,v=130mm/min

p

1.5选择刀片型号和尺寸

1.5.1选择刀片有无中心固定孔

由于刀片夹固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。 1.5.2选择刀片形状

按选定的主偏角=45°，选用正方形刀片。 1.5.3选择刀片精度等级

选用U 级

1.5.4选择刀片边长内切圆直径d （或刀片边长L ）

根据已选定的p a ,k r s λ，可求出刀刃的实际参加工作长度se L 。为； L se =

s

r p

k a λcos sin

=4.267mm

L>1.5L se =

s

r p

k a λcos sin =6.401mm

因为是菱形，L>d>6.401 1.5.5选择刀片厚度S

根据a p ,f ，利用诺模图，得S ≥4.8 1.5.6选择刀尖圆半径r ε

根据a p ,f, 利用诺模图，得连续切削r ε=1.2 1.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸

根据条件，选择A 型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。

确定刀片型号：SNUM190612-A5，尺寸为

L=d=19.05mm,S=6.35mm,d1=7.93mm,m=3.452,r ε=1.2mm 刀片参数： 精车刀尖角r ε=90o ，刃倾角λ

sn

=0°，法后角sn α=0°，法前角

sn γ=20°，断屑槽宽W n =4mm

1.6确定刀垫型号和尺寸

硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：

适合于杠杆式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM190612-A5相对应的硬质合金刀垫的型号为：S15B,其具体尺寸为：

L=d=18.05mm,S=6.35mm,d1=8.7mm, r ε=1.6,D=10.3mm C=2.0mm

1.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系

1.7.1刀杆主偏角

K rg =K r =45°

1.7.2刀槽刃倾角λ

sg

sg λ=s λ=-6

1.7.3刀槽前角og γ 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角og γ的计算公式为：

tan og γ=

将o γ=14°，nb γ=20°，s λ=-6°代入式

tan tan cos 1tan tan cos nb

o s

o nb s γγλγγλ-

+

得： tan og γ=-0.107 则og γ=-6.107° 取og γ=-6°

1.7.4验算车刀后角0α

车刀后角0α的验算公式为 tan 0α=

s

og nb s

s og nb λγαλλγαcos tan tan 1cos )cos tan (tan +-

当nb α=0°时，将og γ=1°，s λ=-6°代入 则

tan 0α=0.1040 则 0α=5.937o

与所选后角值相近，可以满足切削要求。 而刀杆后角og α=0α 故α

og

=5.937°，取og α=6°

1.7.5刀杆副偏角K rg ′ ∵ K′rg=K′r 而 K r ′=180°-K r -r ε 又∵rg ε=r ε，K rg =K r

∴K rg ′=180°-K rg -rg ε=180°-K r -r ε

车刀刀尖角r ε的计算公式为

cot r ε=[cot rb εs s og s og λλγλγcos ]sin tan )cos (tan 12-+ 将rb ε=90°，og γ=14°，s λ=-6°代入

得 cot r ε=[cot rb εs s og s og λλγλγcos ]sin tan )cos (tan 12-+ 则 r ε=90.63°

故 K rg ′= K r ′=180°－45°－90.63° =44.37 取 K rg ′=44.5° 1.7.6检验车刀副后角o α′

车刀副后角o α′的验算公式为 tan o α′=

'''''

cos tan tan 1cos )cos tan (tan rg

g o nb rg

rg og nb λ

γ

αλλγα+-

当nb α=0°时，则式为 tan α'o

=-tan γ

og

cos '2rg λ

而 tan γog

′=-tan og γcos rg ε+tan rg λsin rg ε tan λ

'rg

=tan og γsin rg ε+tan rg λcos rg ε

将og γ=-6°，rg λ=r λ=-6°，rg ε=r ε=90.63°代入得： tan γ'og

=-tan （-6°）cos90.63°+tan（-6°）sin90.63°=-0.106 则 γ'og

=-6.05°

tan λ

'rg

=tan （-6°）sin90.63°+tan（-6°）cos90.63°