可转位车刀CA6140普通机床毕业设计

1、、八 、-前言可转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。 刀 片具有供切削时选用的几何参数 （不需磨） 和三个以上供转位用的切削刃。 当一个 切削刃磨损后， 松开夹紧机构， 将刀片转位到另一切削刃后再夹紧， 即可进行切 削，当所有切削刃磨损后，则可取下再代之以新的同类刀片。可转位车刀是一种先进刀具，由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点， 从而可降低刀具的刃磨费用和提高切削效率。用于拉削的成形刀具。 刀具表面上有多排刀齿， 各排刀齿的尺寸和形状从切 入端至切出端依次增加和变化。 当拉刀作拉削运动时， 每个刀齿就从工件上切下 一定厚度的金属， 最终得到所要求的尺寸和形状。

2、拉刀常用于成批和大量生产中 加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等 , 生产率很高。拉刀按加工表面部 位的不同，分为内拉刀和外拉刀；按工作时受力式的不同，分为拉刀和推刀。推 刀常用于校准热处理后的型孔。本课程设计题目选择了以上两种较为典型的刀具， 目的在于培养学生的机械 设计能力、机械绘图能力、车刀设计能力等。注重动手实践，使学生们在做课程 设计的过程中进一步巩固所学习的刀具理论知识、 贴近实践生产。 并在这个过程 强化自己解决问题的能力。目录前言 I目录 II1 车刀设计 11.1 选择刀片夹固结构 11.2 选择刀片材料（硬质合金牌号 11.3 选择车刀合理角度 11.4 选择切削用量

3、11.5 选择刀片型号和尺寸 21.6 确定刀垫型号和尺寸 31.7 计算刀槽角度 31.8 计算铣制刀槽时需要的角度 71.9 选择刀杆材料和尺寸 82 拉刀设计 92.1 选择拉刀材料 92.2 选择拉削方式 92.3 选择拉刀几何参数 92.4 确定校准齿直径 92.5 确定拉削余量 102.6 选取齿升量 102.7 设计容屑槽 102.8 确定分屑槽参数 112.9 选择拉刀前柄部形状和尺寸 112.10 校验拉刀强度与拉床载荷 112.11 确定拉刀齿数及每齿直径 122.12 设计拉刀其他部分 122.13 计算和校验拉刀总长 13课程设计小结 14参考文献 15II1 车刀设计

4、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弯头外圆车刀。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(硬质合金牌号 )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 YD10。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

5、(1) 0=14， (2) 0=7,(3) r=45， (4) s=-6后角 0 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。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：半精车时 a p =1 mm f=0.3mm/r,v=130mm/min 。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选择刀片精度等级一般情况选用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ap,k r s,可求出刀刃的实

6、际参加工作长度 Lse。为;aPse sin kr cos saP=1.422mmL3Lse =3=4.266mmsin kr cos s因为是正方形，L=d4.266mm1.5.5选择刀片厚度S刀片厚度参考相关手册，选取刀片厚度S=4.76mm1.5.6选择刀尖圆半径r刀尖圆弧半径参照相关手册，选取刀尖圆弧半径r =0.8mm1.5.7 选择刀片切屑槽型式和尺寸根据条件，参照相关手册选择切屑槽型式为 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： SNUM120408-，A 尺寸为：L=d=12.7mm,S=4.76mm,d1=5.16mm,m=2.301mm,r=0.

7、8mm。刀片参数精车刀尖角r=90，刃倾角入sn=O，法后角sn=O,法前角 sn =20，断屑槽宽 Wn =4mm1.6 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 SNUM120408-相对应的硬质 合金刀垫的型号为：S12B,其具体尺寸为：L=d=11.7mm,S=3.18mm,d1=6.1mm, r =0.8mm,D=8mm C=1.5mm1.7 计算刀槽角度1.7.1刀杆主偏角Krg =Kr =451.7.2刀槽刃倾角sg= =-6sgs1.7.3刀槽前角 og刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀

8、角og的计算公式为:ta nog(1tan nb tan 0 cos sta n nb tan 0 cos s) cos sg将 nb=0, o=7,s=-6。代入式得:tan og =-0.1241 则 og =-7.07 取 og =-7 1.7.4验算车刀后角o车刀后角0的验算公式为tan(ta n nb tan og cos sg) cos s 0 =1 tan nb tan og cos sg当nb=0时，将og =-7 ， s=-6 代入则tan 0=0.12140=6.922与所选后角值相近，可以满足切削要求而刀杆后角og故 og = 6.922。，取 og=71.7.5刀杆副偏

9、角Kg K rg=Kr而 K r =180 -Kr-又rgr ,Krg =Kr KJ =180。-Krg- rg=180 -Kr- rcot车刀刀尖角r的计算公式为将rb =90，og =-70s=-6 代入得cotr =cotrb j1(ta nog cos2s)tan og sin scos s则r =90.63 故Krg =Kr =1804590.63 rg=cot rb 1 (tan og cos s)2tan og sinscoss=44.37取 K rg =44.51.7.6检验车刀副后角c车刀副后角o 的验算公式为tan(tan nb tan og cos rg ) cos rg

10、II1 tan nb tan。g cos rgnb =0时,则式为ta ntan a o =-tan og cos2 rgtan丫 og =tan og cos rg +tan rg sin rgrg =tan og Sin rg +tan rg cos rgog =-7rg = r =-6, rgr =90.63。代入得:tanog =-tan （-7 ） cos90.63 +tan（-7 ）sin90.63 =-0.124则og =-7.08 tanrg =tan （ -7 ） sin90.63 +tan （ -7 ） cos90.63 =-0.121则rg =-6.92 再将 og =-

11、7.08 ， og =-6.92 代入式得: tano =-tan(-7.08 )cos 2 (-6.92 ) =0.122则o =6.96 可以满足切削要求而刀杆副后角 og = o故 og =6.96，取 og=7综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为o =14， o =6.92 ， Kr =45，Kr =44.37s =-6 ， o =6.96刀杆于刀槽的几何角度为；og =-7， og =7， Krg =45，Krg =44.5 ，rg=-6， og =71.8计算铳制刀槽时需要的角度为铣制刀槽，需将前面水平放置，这就要求把刀杆的基准面倾斜一定的片度； 由于铣制刀槽采用的方法不

12、同，则计算铣制刀具时需要的角度也不同。1.8.1计算刀槽最大负前角gg及其方位角gg当用预制斜铁铣制刀槽时，需要计算出刀槽最大负前角gg，及其方位角gg 刀槽最大负前角gg的计算公式为：tangg =- tan og tan og tan sg tan sg将数值带入得：tangg =-0.148则gg =-8.42 刀槽最大负前角所在剖面的方位角gg的计算公式为：丄tan ogtangg =tan sg将数值带入得：tangg =1则gg =451.8.2计算刀槽切深方向前角pg和进给方向前角fg刀槽切深方向前角pg的计算公式为：tanpg =tan ogcos rg tan sg sin

13、rg刀槽进给方向前角 fg 的计算公式为：tanfg =tan og sin rg tan sgcos rg将数值带入得：tanpg =-0.1486则pg =-8.45 tanfg =0则fg =01.9 选择刀杆材料和尺寸1.9.1 选择刀杆材料选用45钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-45发黑。1.9.2 选择刀杆尺寸因为加工使用CA6140普通车床，其中心高为200mm考虑到提高刀杆刚度, 所以选取截面尺寸BX H=20X 25mm选取刀杆长度为140mm2拉刀设计已知：被加工孔直径 D，拉前孔直径 DO,拉削长度L,工件材料，机床型号(L6110),拉削粗糙度Ra(1.6)序号D

14、D0L工件材料15O42+0.0210041+0.16o4545钢注：加工精度IT8 。2.1选择拉刀材料拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度; 考虑到还应有良好的工艺性能，确定采用高速钢W18Cr4V柄部40Cr。2.2选择拉削方式采用可缩短拉刀长度、并能保证被拉孔获得较小的表面粗糙度的综合拉削式 拉刀。2.3选择拉刀几何参数根据相关资料，取拉刀前角15 。精切齿与校准齿前刀面采用倒棱，br1=0.5-1mm；粗切齿后角3 ,倒棱角ba1小于0.2mm精切齿：后角2，ba1 =0.3mm；校准齿：后角 1 ， ba1=0.6mm2.4确定校准齿直径0x mmax

15、式中 一扩张量，取 =0.01mm 则 dox =42.021+0.0仁42.031mm2.5确定拉削余量A等于毛坯拉削后孔径的最大极限尺寸减去拉削前孔径的最小极限尺寸,即：A= dm max dw min =42.021-41=1.021mm2.6选取齿升量取粗切齿齿升量为f 0.040mm2.7设计容屑槽2.7.1 计算齿距粗切齿与过渡齿齿距为：Pr (1.25 1.75)、丨(1.251.75) . 45 10mm ；过渡齿齿距为：PgPr 10mm ；取精切齿与校准齿齿距为：Pj (0.6 0.8) Pr =(0.6 0.8)107 mm2.7.2 容屑槽形状及尺寸采用曲线齿背选取曲线

16、齿背的槽型，粗切齿与过渡齿取h=4mm g=3mm r=2mm R=7mm精切齿与校准齿取 h=2.5mm g=2.5mm r=1.3mm, R=4mm2.7.3 校验容屑槽条件h 1.13 厂2二 I取容屑系数K=3,工件长度l=45mm，齿升量f 0.040mm，贝U1.13. k?ac?l 1.13.3?2?0.04?453.71mm而容屑槽深h=4mm所以h 1.13 K 2 fl,校验合格。2.7.4 校验同时工作齿数按公式l45Ze11 5.5Pr10满足3 Ze 8的校验条件。2.8确定分屑槽参数粗切齿、过渡齿用弧形分屑槽，查表取槽数nk 12，槽宽90a sin (0.3 0.

17、7) =5mim nk1 1精切齿用三角形分屑槽，查表取槽数nk (-) d0 (18.421.4)mm=20,槽76宽 b=1mm 槽深 h =0.5mm前后相邻齿分屑槽应交错排列。最后一个精切齿，校准齿不做分屑槽。2.9选择拉刀前柄部形状和尺寸选用U型-A式无周向定位面的圆柱形前柄，取 d1=36mm最小断面处直径为d2=27mm2.10校验拉刀强度与拉床载荷查表计算最大拉削力。综合式拉刀粗切齿的切削厚度为齿升量的1倍，因此1mm长度刀刃上的切削力Fz应按2ap确定Fz。3F max FzwZemax k0k1k2k3k4 10 =192kN柄部最小断面处为危险断面，直径为34,面积为：A

18、min342908mm24拉应力为:F maxAmin0.2lGPa拉刀强度校验校验合格拉床允许的拉力为:Fs=400X 0.6=240kN由上述可知，拉削力Fmax =192N,则Fs F max,拉床载荷校验合格。2.11确定拉刀齿数及每齿直径取过度齿与精切齿齿升量为 0.035、0.030、0.025、0.020、0.015、0.010、0.005mm后四齿齿升量小于粗切齿的1/2，为精切齿，而前三齿称过渡齿。过渡齿与精切齿切除的余量为：Ag Aj 2 (0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005)0.28则粗切齿齿数Zr为(第一个粗切齿齿升量为零)Zr

19、 A (Ag Aj)1102af粗切齿与过度齿，精切齿共切除余量为：(10-1) x2X0.04+0.28=1.0mm因此尚有1.021-仁0.021mm的余量，将这些余量分配到精切齿齿升量中， 所以精切齿齿升量重新确定为：0.020、0.018、0.016、0.0065mm查表取校准齿齿数Zi 6。计算总齿数Z为：Z Zr Zg Z Zji 10 3 4 6 232.12设计拉刀其他部分取前导部的直径与长度为d4 dw min 41mm l4 l 45mm后导部的直径与长度为 :d7 dm min 42mml7 (0.5 0.7)l 25mm柄部直径与长度为：d1 36mm,l1 110mm颈部直径与长度及过渡锥长度：d 2 d1 (0.3 0.5) 35.5