可转位车刀S刀片75°直头外圆车刀

1、 前言 目前机械制造中所使用的工作母机有80%左右仍为金属切削机床，因此，金属切削加工在机械制造业中仍占主导地位。至今，凡是形状和尺寸精度要求比较高的零件，一般都须经过切削加工。美国每年消耗在切削加工中的费用达1000忆美元，日本近年来每年所消耗的有关费用也超过10000忆日元。在工业发达国家，制造业的产值占国民经济总产值的2/3，其中机械制造业占很大比例。美国、日本、德国每年出口的机电产品均在1000忆美元以上，而英、法两国每年出口的机电产品也分别为400忆美元左右。它们以技术密集型工业产品进行贸易，赚取了大量外汇，由此可见，金属切削加工对国民经济发展起着重要作用。我国古代不断通过对外生产工

2、具的改进由石器时代过渡到铜器时代、铁器时代。有历史记载，在商代已采用了各种青铜工具，例如刀、钻；公元前8世纪春秋时代已采用铁制锯、凿等工具；1668年已使用马拉铣刀和脚踏砂轮机。国外在1775年J.wilkinson研制成了加工蒸汽机气缸的镗床，1818年美国Eli.Whitney发明了铣床，1865年巴黎国际展览会前后，已有车床、插床、齿轮机床和螺纹机床，显然已制成了相关的刀具。1864年法国的Joessel研究了刀具几何形状对切削力的影响，18701877年俄国的N.A.Tnme切削的形成的切削类型，19061908年美国的F.W.Taylor发表了刀具寿命与切削速度之间的关系。以后各国许

3、多学者对切削变形、剪切角进行了理论和实验研究，促进了金属切削的发展。随着社会生产力的发展，要求机械制造业不断提高生产效率和加工质量、降低生产成本，因而促进了刀具材料的变革。目录一 可转位车刀S刀片75°直头外圆车刀1. 选择刀片夹固结构-32. 选择刀片材料-33. 选择车刀合理角度-34. 选择切削用量-35. 选择刀片型号和尺寸-36. 确定刀垫型号和尺寸-47. 计算刀槽角度-48. 选择刀杆材料和尺寸-69. 选择偏心销及其相关尺寸-7二. 圆孔拉刀设计1. 选择拉刀材料-92.选择拉削方式-93.选择拉刀几何参数-94.校准齿直径-95.确定拉削余量A-96.齿升量的选取-

4、97.确定容屑槽形状和尺寸-98.选择拉刀容屑槽参数-109.确定拉刀齿数和直径-1010.确定拉刀校准齿直径-1111.柄部顶部到第一齿长度-1112.柄部的设计-1113.拉刀强度与拉床载荷-12三心得体会-14参考文献-14可转位车刀S刀片75°直头外圆车刀已知: 工件材料18CrMnTi，使用机床CA6140，加工后dm=36,Ra=3.2,需粗、半精车完成，加工余量自定，设计装S刀片75°直头外圆车刀。 设计步骤：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，参照表2-1典型车刀夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。 2.选择刀片

5、材料由原始条件结构给定：被加工工件材料为18CrMnTi，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YT15。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=10°，(2)后角=5°,(3)主偏角=75°，(4)刃倾角=-5°后角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。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：粗车时：切削深度a=3mm，进给量f=0.5mm/r，切削速度v=70m/min5选择刀片

6、型号和尺寸1）选择刀片有无中心固定孔由于刀片夹固结构已选定为偏心式，因此应选用有中心固定孔的刀片。2）选择刀片形状按选定的主偏角=75°，选用正方形刀片。3）选择刀片精度等级选用U级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,k，可求出刀刃的实际参加工作长度。为； L= =3.1175mm L>1.5L=4.676mm因为是正方形，L=d>4.6765）选择刀片厚度S根据a,f，利用诺模图，得S4.86）选择刀尖圆半径r：根据a,f, 利用诺模图，得连续切削r=1.27）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。

7、确定刀片型号：SNUM150612-A4，尺寸为L=d=15.875mm,S=6.35mm,d1=6.35mm,m=2.79mm, r=1.2mm刀片参数： 粗车刀尖角=90，刃倾角=0°，法后角=0°，法前角=20°，断屑槽宽W=4mm6.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：适合于偏心式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM150612-A4相对应的硬质合金刀垫得型号为：S15A,其具体尺寸为：L=d=14.88mm,S=4.76 mm,d1=7.1mm, r=1.2mm，D=8.5mm，C=1.2mm7.计算

8、刀槽角度刀槽角度计算步骤：1）刀杆主偏角K=K=75°2）刀槽刃倾角 =-5°3）刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为： tan=将=10°，=20°，=-5°代入式得： tan=-0.178则=-10.07°取=-10°4）验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0°时，则 tan=-tancos将=-5°，=-5°代入得: tan=-tan（-5）cos（-5）=0.0868则 =4.96与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=4.96°，取=

9、5°5）刀杆副偏角K Krg=Kr而 K=180°-K-又=，K=KK=180°-K-=180°-K-车刀刀尖角的计算公式为 cos=cos当=90°时，则为 cos=-tansincos将=-10°，=-5°代入得 cot=-tan（-10°）sin（-5°）cos（-5°）=-0.011则 =91.05°故 K= K=180°-75°-91.05°=13.95°取 K=14°6）检验车刀副后角车刀副后角的验算公式为 tan=当=0&

10、#176;时，则式为 tan=-tancos而 tan=-tancos+tansin tan=tansin+tancos将=-10°，=-5°，=91.05°代入得: tan=-tan（-10°）cos91.05°+tan（-5°）sin91.05°=-0.102则 =-5.82° tan=tan（-10°）sin91.05°+tan（-5°）cos91.05° =-0.174则 =-9.89° 再将=-5.82°，=-9.89°代入式得: ta

11、n=-tan（-5.82°）cos（-9.89°）=0.0989则 =5.65°可以满足切削要求而刀杆副后角=故=5.65°，取=6°综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=10°，=4.96°，K =75°，K=13.95°，=-5°，=5.65°刀杆于刀槽的几何角度为；=-6°，=5°，K=75°，K=14°，=-10°，=6°8.选择刀杆材料和尺寸1）选择刀杆材料选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-

12、45。2）选择刀杆尺寸（1）.选择刀杆截面尺寸因为加工使用CA6140普通车床，其中心高为400mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BH=2025mm由于切削深度a=3mm，进给量f=0.5mm/r，可以不必校验刀杆强度。2）.选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm9选择偏心销及其相关尺寸1）选择偏心销材料偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC40-45，发蓝。2）选择偏心销直径dc和偏心量edc=d1-（0.2-0.4）mm前面已经选定d1=6.35mm,括号内取值0.2则d=6.35-0.2=6.15mm偏心最e即 e0.13d=0.136.15=0.80mm取e=0.80mm

13、为使刀片夹固可靠，选用自锁性能较好得=的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径d为M6.3）计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置将m和n求出m=n=根据前边已选定的各尺寸知： d=6.35mm , d=15.875mm , d=6.15mm , e=0.80mm 取=30 m= =mm n=7.938-0.65-0.05=7.238mm圆孔拉刀设计设计题目 已知条件：1、工件材料：45钢。2、使用拉床：拉床L6110。3、由已知条件画出加工工件零件图如下所示。倒角1×45°1.63.2其余LD0零件图零件尺寸参数表工件材料组织状态DdL参数45钢调质2827.40拉刀工作部分

14、设计1 刀具材料选取由于刀具材料为45钢，拉刀结构复杂，价格昂贵，以此要求采用耐磨的刀具材料以提高刀具耐用度，那么刀具材料选择40Cr2选择拉削方式因综合拉刀可缩短拉刀长度，并可保证被拉孔获得较小的表面粗造度，因而采用综合式。3选择拉刀几何参数查金属切削刀具课程设计指导书表3-2 ，3-3 校准齿前角与切削齿前角相同选为粗切削齿后角：=，刃带宽精切削齿后角：， 刃带宽校准齿后角； ，刃带宽4 校准齿直径dox=dmmax+式中，收缩量，=0.01，dox=27.14mm.5 确定拉削余量A 由经验公式A=0.005式中L为拉削长度（mm），为拉削后孔的直径（mm）代入数据A=0.005，这里取

15、A为0.7mm6齿升量的选取 由金属切削原理与刀具表16.1 采用综合式圆孔拉刀 选fz=0.04mm7确定容屑槽形状和尺寸查复杂刀具设计手册表1.1-13得齿距p=（1.31.6）=6.75=6，取精切齿与校准齿齿距（用角标j表示精切齿的参数）同时工作齿为6个PJ=(0.60.8)P=5mm.8.选择拉刀容屑槽参数根据加工要求选为圆弧基本槽形由3-8表查得拉刀刚度允许最大槽深查表1.1-16选取容屑槽系数查复杂刀具设计手册表1.1-14知当p=6时h=2 代入公式得 查表3-8基本槽型得到： 粗切齿齿形 p=6 , h=2, g=2， r=,1, R=4 精切齿及校准齿齿形 , h=2 ,

16、g=1.5, r=1 , R=3.5分屑的确定综合式圆拉刀粗切齿采用圆弧形分屑槽，精切齿采用角度形分屑槽 查复杂刀具设计手册表1.1-20得粗切齿分屑槽: 槽数, 槽宽 ，弧形半径查复杂刀具设计手册表1.1-19精齿分屑槽：， 槽宽， 深度 圆弧半径槽形角9.确定拉刀齿数和直径按经验公式： =查金属切削原理与刀具表16.4孔精度IT7，取校准齿齿数Zz=6,校准部长度 =6X4=24mm精切齿齿数取4, 则粗切齿齿数为14 ,切削部长度L3=14X6+4X4=100mm10.确定拉刀校准齿直径由题知孔的公差查金属切削原理与刀具表1.1-24拉削后孔的扩张量则校准齿直径 d, 取为“”拉刀光滑部

17、分设计 11.柄部顶部到第一齿长度颈部与过渡锥总长拉床L6110的有关尺寸：分别取100,155,175mmH拉床床壁厚 60mm花盘厚度30mm过渡锥根据拉刀直径取为1020mm卡盘与床壁间隙，5mm取100mm柄部顶部到第一齿长度：12. 柄部的设计1）柄部已标准化按要求选取查表3-17选得柄部尺寸分别如下： , ,2）前导部与后导部前导部一般取为与拉削长度L=40mm相等，直径，公差按查得后导部查3-17为28mm, （拉后孔最小直径）拉刀粗切齿与过渡齿的长度10x(10+3)=130拉刀精切齿与校准齿的长度7x(5+4)=633 ）拉刀总长度=230+130+165+63=588mm拉

18、刀强度及拉床拉力校验13.拉刀强度与拉床载荷1）拉削力综合式圆孔拉刀的最大拉削力由下式计算 式中拉削刃单位长度拉削力（N/mm）圆孔式拉刀按查出由fz=0.05mm,查刀具设计手册表3-22知，Fc=16.3×9.8=159.74N带入数据，得Fmax=87821.65N2）拉刀强度校验拉刀工作，主要承受拉应力，按下式校验                       

19、       式中 Amin 拉刀上的危险截面面积（mm2）；       Fmax拉刀材料的许用应力（MPa）。 40Cr的许用应力 ，本次设计拉刀刀柄采用40Cr，因此。拉刀危险截面为柄部截面面积，即：    =Fmax/Amin=102.68MPa<392MPa故拉力强度符合要求。3）拉床拉力校验拉刀工作时的最大拉削力应小于拉床的实际拉力，即  Fmax<=Km*Fm式中  Fm拉床额定拉

20、力（N）；     Km 拉床状态系数，新拉床 ，较好状态的旧拉床 ，不良状态的旧拉床 ，这里取 (复杂刀具设计手册附录)； 为拉床状态系数，新拉床 =0.9，较好状态的旧拉床 =0.8，不良状态的旧拉床 =0.50.7.   这里取0.9 ,查机械加工工艺手册表3.1-84，得L6110拉床的额定拉力为100KN，Km×Fm=100000×0.9=90000N>Fmax=87821.65N机床拉力满足条件三.心得体会通过这一周的刀具设计和工艺规程设计，我了解到自己还有很多专业知识的欠缺，理论和实际不能完全的结合在