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中北大学课程设计说明书 - 1 矩形花键铣刀设计 目录 1.前言 2 2.原始条件和设计要求 4 3. 设计步骤 4 4. 总结 8 中北大学课程设计说明书 - 2 1、 前言 铣刀是一种 应用广泛的多齿多刃回转刀具。铣削加工时,铣刀绕其轴线转动,而工件则作进给运动。铣削是同时参加工作的切削刃总长 较长,且无空行程,而使用的切削速度也较高,固加工生产率一般较高,表 面粗糙度值较小。 铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要,切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之,根据被加工工件材料的热处理状态 、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高的铣刀,是充分发挥 铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提 。 常用的铣刀种类如下: 1)盘铣刀 一般采用在盘状刀体上机夹刀片或刀头组成,常用于端铣较大的平面。 2)端铣刀 端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀,广泛用于加工平面类零件,端铣刀除用其端刃铣削外,也常用其侧刃铣削,有时端刃、侧刃同时进行铣削,端铣 刀也可称为圆柱铣刀。 图 1 中北大学课程设计说明书 - 3 3)成型铣刀 成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的,适用于加工平面类零件的特定形状(如角度面、凹槽面等),也适用于特形孔或台。图 4-4示出的是几种常用的成型铣刀。 图 2 4)球头铣刀 适用于加工空间曲面零件,有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。 图 3 5)鼓形铣刀 主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。 中北大学课程设计说明书 - 4 2、原始条件和设计要求 已知工件参数: 外径 Da= 0.3000.03420 11a 内径 Df= 0.0160.03416 7f 键数 Z=6 键宽 b= 0.0300.0784 10d 工件材料 20钢 硬度 120HBS 强度 b=400MPa 工件长度 L=400mm 设计要求:铣削 表面粗糙度不得大于 Ra1.6 m 3、设计步骤 ( 1) 选择拉刀材料 及热处理硬度 选用 W18Cr4V 制作 铣刀,经热处理后其硬度为 63 66HRC ( 2)刀具几何参数的计算 1)齿槽半角 =180 /Z=180 /6=30 2)齿顶圆弧中心半角 = -arcsin(b/Dfmin)=30 - arcsin(4/15.966)=15.49 3)齿顶宽 Ba=Dfminsin =15.966xsin15.49 =4.26 4)初算齿廓高度 h=(Da-Dfmincos )/2+(1 2)=(20-15.966xcos15.49 )/2+(12)=4 mm 取整数 5) 铣刀宽度 B=ba+2htg =4.26+2x4tg30 8.88 取整数 B=9mm 中北大学课程设计说明书 - 5 6)按铣刀宽度最后确定齿廓高度 h=(B-Ba)/2tg =(9-4.26)/2 tg30 =4.10mm 7)铣刀齿顶圆弧半径 Rf=Dfmin/2=15.966/2=7.98mm 8)铣刀前角 精加工 f=0 粗加工 f=5 20 9)容屑槽形式: 根据工件廓形取其为平底形 10)铣刀孔径:根据 B=9mm, 查出 d=16mm 11)铣刀外径 d0=(2 2.2)d+2.2h+(2 6)= (2 2.2)x16+2.2x4.10+(2 6)=47mm 12)铣刀圆周齿数 : 选取 Zk=6 13)铣刀的后角 取 f=10 验算 0=arctg(tg10 sin30 ) 5 可以满足条件 14)铲削量 K=( d0/Zk)tg f=( x47/6)xtg10 4.5 K1=(1.3 1.5)K=6.5 中北大学课程设计说明书 - 6 15)容屑槽圆角半径 r= d0-2(h+K)/2AZk= 47-2(4.1+4.5)/2x4x6=1.95 取整数为 r=2 16)容屑槽深度 H=h+(K+K1)/2+r=4.1+(4.5+6.5)/2+2=11.6 17) 容屑槽间角 =20 35 取 =35 18)键槽尺寸 查表得 b=4mm r=0.5mm h=4mm t=13.2mm t1=17.2mm t1 =17.7mm 图 2 中北大学课程设计说明书 - 7 19)空刀倒 角尺寸 查表得 C=1mm l1=l2=2mm l=9mm d=16mm ( 3)技术条件 1)铣刀主要结构尺寸公差 表 1 计算项目 符号 尺寸公差 铣刀外径 d0 01.616h 铣刀宽度 B 0-0.15h12 铣刀孔径 d 0.0180H7 铣刀键槽宽度 B +0.1-0.1Dc7 内孔至键底距离 t1 +0.430H14 2)铣刀 的形状位置公差 表 2 计算项目 公差( mm) 切削刃的径向及端面跳动 0.03 刀体端面跳动 0.02 前面的径向性 0.06 中北大学课程设计说明书 - 8 3)齿形公差 表 3 部位名称 透光度( mm) 齿形的基本部分 0.05 齿顶及圆角部分 0.09 4、总结 1、通过本次课程设计,使我对从刀具设计方案到 CAD 图设计的基本过程 的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。它相当于实际刀具设计工作的模拟。 2、在课程设计过程中,我按照规定的程序进行,先针对拉刀的分类、结构和作用 收集、调查有关资料,然后进入草案阶 段,其间与指导教师 和其他同学 进行几次方案的讨论、修改,再讨论、再修改,最后定案,进行正式图规划阶段。设计方案确定后,又在老师指导下进行扩初详细设 计,并画出若干能够清楚表达自己设计意图的局部效果图;最后进行整体图设计。整个过程周密有序,有利于我 按时高质完成全部课程设计。 3、此次课程设计我 按照设计任务书、指导书、技术条 件的要求进行,并在图书馆查阅了大量资料以及一些刀具设计手册,这提高了我查阅资料和筛选有用信息的能力。我又通过网络这一最大、最实用的信息库,查阅了有关圆孔拉刀的最新信息和有关厂家对圆孔刀具的改进方 案,结合自己刀具的设计要求作了一些相应的改善和借鉴,使我对刀具设计有了全新的认识,拓展了我课堂中所学的知识。 4、此次设计得到了指导老师的耐心指导和其他同学的大力帮助,再次对老师和同学表示真心的感谢,并感谢学校给我们提供了这次难得的锻炼我们动手能力的机会,通过这次设计使我把理论知识更好的运用于实践得到了很大提高。 中北大学课程设计说明书 - 9 参考文献 1、 乐兑谦主编 . 金属切削刀具 . 机械工业出版社, 1984.6 2、 刘华明主编 . 金属切削刀具设计简明手册 . 北京:机械工业出版社,1994.7 3、 陈日 日 翟主编 . 金属切削
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