车床刀具设计

车床刀具设计 工件材料 40Cr 合金钢 其各元素成分为C 0 37 0 45 Si 0 17 0 37 Mn 0 5 0 8 Cr 0 8 1 1 塑性韧性良好 属中碳钢 具有较强的淬透性及淬硬倾向 调质后切削加工性好 具有良好的综合力学性能 是使用最广泛的钢种之一 用於制造中速 中载的零件 如机床齿轮 轴 蜗杆 花键轴等等 以部分球化的珠光体组织最易切削 经850 淬火 520 回火后 抗拉强度为1000Mpa 屈服强度为800Mpa 断面收缩率45 延伸9 冲击韧性为588 3KJ 需要注意的是40Cr具有一定韧性 切削时易缠刀和工件 不易断屑 当用普通机床进行粗加工时 刀具前角不易过大 适当留一些平刃 0 5 0 8mm 常采用低速大进给量切削 加工40Cr的刀材选择 常用的刀具材料高速钢 硬质合金 陶瓷材料和超硬材料四类 40Cr工材是合金钢 属于碳钢一类 塑性韧性良好 经调质 淬火 高温回火 综合力学性能升高 加工40Cr工材应加入切削液 需要粗加工和半精加工 所以不能使用超硬质材料刀具进行加工 超硬质材料刀具在高温时易与水发生反应 也不能用高速钢刀具 因为40Cr半精加工是采用高速切削 而高速钢刀具会受温度的限制 不能用于高速切削 陶瓷材料一般不用于加工40Cr 其脆性比较高 加工40Cr的刀材选择 所以 综上40Cr的性能和刀材的特点 应该选用硬质合金刀具加工 常用的硬质合金刀具有YG YT YW 但YG不能加工钢 主要用于加工铸铁 有色金属等脆性材料和非金属材料 YT30适合对材料的精加工和连续切削 YT15适合半精加工 耐磨性好于YT30 YW1和YW2硬质合金的硬度 耐磨性 耐热温度 抗弯强度和冲击韧性均比YT类高 可用于加工钢和铸铁 适用于粗加工和半精加工 但是考虑到我国钽 铌的储备量和成本等一些综合因素 故最好选用YT类 由于只要求半精加工和粗加工 所以最优选择的刀具材料为YT15 YT15含钛量为15 是硬质合金中含钛较高的 850 下硬度为620HV 刀具参数选择 粗加工 粗加工时不必太注重加工精度 所以前后角取小一些 保证刀具韧性 提高效率 1 前角用r0 15 实际切削前角由圆弧产生为r0 10 20 这样使刀具强度增加 切削变形小 刀口锋利 减小切削力 提高加工效率 2 采用后角 范围a0 5 7 取用a0 6 a0 a0 提高刃磨质量 提高刃口强度 便于下次在刀具磨损后磨刀具 提高加工效率 3 主偏角采用Kr 90 主要原因是本次加工的零件为一台阶轴 同时可使切削深抗力Fp减小几乎为零 在较大的切削深度和进给量下 不至于引起较大震动 副偏角采用Kr 6 10 使刀尖强度提高 改善散热条件 提高刀具耐用度 减小加工面粗糙度 提高加工表面质量 刀具参数选择 4 刃倾角取rs 0 5 提高刀尖强度 使切削力首先受力不在刀尖上 保护刀尖 半精加工 半精加工是保证加工尺寸精度和表面粗糙度 所以前后角应选的大一些 1 前角用r0 18 实际切削前角由圆弧产生为r0 15 20 2 采用后角范围a0 6 8 取a0 a0 a0 7 3 主偏角采用Kr 90 Kr 6 10 使表面粗糙度减小 4 刃倾角取rs 0 5 刀具简图 具体参数选择 切削用量的选择 40Cr 合金刚 塑性韧性良好 用YT15的刀具切削 切削时易缠刀和工件 应采用低速大进给量进行切削加工 在粗加工中一般采用V 50 70m min之间 f采用0 3 0 6mm r ap采用3mm的进给量 加工中速度不能过大 否则会增加径向力崩断刀具 同样ap也不能太大 同时V和ap也不能太小 否则会影响效率 半精加工时的精度要求比较高 相应的V和ap也应该对应的减小一些 一般为V 80 110m min之间 ap 1 5mm 理由同粗加工大致相同 f定为0 08 0 3mm r 切削液的选择 切削液的主要作用有两个 冷却和润滑 切削液的冷却作用是通过切削热的传导等带走大量切削热 从而降低切削温度 减小工件变形 提高刀具的耐用度和加工质量 在切削速度高 刀具 工件材料耐热性低 热膨胀系数大的情况下 切削液的冷却作用就更重要 切削液的润滑作用 取决于切削液渗透到刀具与工件 切削之间形成润滑膜的吸附能力和摩擦系数的大小 切削液产生的润滑膜有两类 一是物理吸附膜 由切削液中的动 植物油 油脂添加剂中的极 切削液的选择 性分子形成于工件 切削与刀具界面之间 适用于低速精加工切削 在高速高压下 润滑膜将被破坏 二是在切削液中加入极性很高的硫 氯和磷等极压添加剂后 在高温 高压下切削液进入切削区 与金属发生化学反应所生成的氯化铁 硫化铁等化学吸附膜 它具有吸附牢固 剪切强度低 摩擦系数小 耐高温高压的良好润滑效果 根据40Cr的性质 粗加工时切削用量大 生成的热量多 选用冷却性能好的切削液 用离子型切削液或3 5 乳化液 切削液的选择 半精加工加工的时候 切削液的主要作用是减小工件表面粗糙度值和提高加工精度 低速选用离子型切削液或10 12 极压乳化液 高速用5 的乳化液 校核 1 审核切削速度V 50 70m min2 审核刀具参数 前角 后角 主偏角 刃倾角 3 校对切削功率4 带入公式校对 校核 公式 Vt Cv TmapxvfyvKvFc CFcapxFcfyFcVcnFcKFcFp CFcapxFpfyFpVcnFpKFpFf CFcapxFffyFfVcnFfKFfP VcF 10 3 校核 Cv 291Xv 0 15Yv 0 2m 0 2Kmv 0 7Ksv 0 9Ktv 1 0Fc 2350Ff 2415Fp 1750公式中系数及指数 CFC 270XFC 1YFC 0 75NFC 0 15CFP 199XFP 0 9YFP 0 6NFP 0 3CFf 294XFf 1 0YF