可转位车刀S刀片75°直头外圆车刀.

1、、八 、亠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

2、 要作用。我国古代不断通过对外生产工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NATnme切削的形成的切 削类型， 190619

3、08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

4、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 A96. 齿升量的选取 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C

5、A6140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前角=10° 后角=5°,(3)主偏角=75°,刃倾角=-5 °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。4. 选择切削用量根据切削用量

6、的选择原则，查表确定切削用量为：粗车时：切削深度 ap=3mm，进给量f=0.5mm/r，切削速度v=70m/min5. 选择刀片型号和尺寸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ap,kr s，可求出刀刃的实际参加工作长度 Lse。为；,aP3Lse=orsin kr cos ' s sin 75 cos(-5 )=3.1175mmL>1.5L se=4.676mm

7、因为是正方形，L=d>4.6765) .选择刀片厚度S根据ap,f,利用诺模图，得S_4.86) .选择刀尖圆半径r ；:根据ap,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。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，刃倾角心=0 °法后角asn=0，法前角6=20°断屑槽宽 Wn=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

8、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=1.2mm 7计算刀槽角度刀槽角度计算步骤：1).刀杆主偏角Krg=Kr=75°2)3).刀槽刃倾角-sg'sg = ' s =-5.刀槽前角ogtan tannbCOSstan og刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角og的计算公式为:1 tan o tan nb cos s将丫o=10° 7nb =2

9、0° 入s=-5 代入式tan10o tan20；得:tan og = 1tan10otanXl5o)=-0.178则。g取og4)=-10.07=-10车刀后角：验算车刀后角：00的验算公式为tan _：io =(ta n - nb - tan og cos' s)cos' s1 tan :- nb tan og cos s当nb =0°时，则tan ： 0 =-tan og cos ；代入tan： 0=-tan (-5o) cos2 (-5o) =0.0868 ：o=4.96o将 ；'og =-5 ,入s =-5 得：与所选后角值相近，可以满足切

10、削要求。而刀杆后角og=0og =4.96 ° 取/ og =5°刀杆副偏角Krg 'K rg=K'rKr ' =180Kr- ；r故:5)又rg = ；r , K rg =K r，=180Krg - ；rg =180O-Kr- r K rg车刀刀尖角；的计算公式为1 (ta n °gcos's)2-ta n og si n，s cos'scos r =cos rb当rb =90°时，则为cos r =-tan og sin，scos s将 丫og=-10° > s =-5 代入得cot 牛二tan

11、 (-10 ° sin (-5° cos (-5° =-0.011r =91.05Krg ' = K =18075 -91.05 =13.95 °Krg ' =14°6).检验车刀副后角。车刀副后角.二0 '的验算公式为' ' 'f (tanc(nb tan /0g cos 入 rg )cos hrgtan ：0=； r1 +ta n nb tan 1 o COS-rg当nb =0°时，则式为tan a =-tan og cos2 rg而tan Yg ' =n og cos 飞

12、+tan - sin 飞tan oy ' =tarog sin ；rg +tan rg cos ；rg将；'og =-10 ° 久-rg =r =-5 ° % =叫=91.05 代入得：tan og =-tan (-10) cos91.05 +tan (-5 °) sin91.05 =-0.102则og =-5.82 °tan?og=tan (-10) sin91.05+tan (-5) cos91.05 °=-0.174贝U'rg=-9.89 °再将Y og =-5.82 ,爲=-9.89代入式得：tan a

13、o=-tan (-5.82 ) cos2 (-9.89 ) =0.0989则o=5.65 °可以满足切削要求而刀杆副后角og =o故 0og =5.65 ° 取 aog =6°综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为：?o=10°, ao=4.96°, Kr =75°, K；=13.95； k s =-5 ) «。=5.65 ° 刀杆于刀槽的几何角度为；'og =-6 °, aog =5° ° Krg=75°, K rg =14° ° 丸rg

14、 =-10 °, og =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HRC38-45。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B H=20 25mm由于切削深度ap=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de和偏心量edc=d1- (0.2-0.4) m

15、m前面已经选定d仁6.35mm,括号内取值0.2则 dc=6.35-0.2=6.15mm偏心最 e 即 e 乞0.13d。=0.13 6.15=0.80mm取 e=0.80mm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d2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=d1 - dgn=d_ecos、gsin2 2根据前边已选定的各尺寸知：d1 =6.35mm ,d=15.875mm , dc =6.15mm ,e=0.80mm 取：=300mJ5F 0.8sin30。6.35-6.152cos30。= 7.938 0.375 -0.08

16、7 =8.4 mm门二15875 0.8cos30° -635 615 sin30o=7.938-0.65-0.05=7.238mm 2 2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。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282740拉刀工作部分设计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

17、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° =15粗切削齿后角：=2 30 _ 30，刃带宽b =0.05精切削齿后角：-130，刃带宽b：z=0.20.3校准齿后角； ：一 1，刃带宽b.,=0.54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=0.005Dm （0.0750.1） . Lmm式中L为拉削长度（mm），Dm为拉削后孔的直径（mm）代入数据 A=0.005 28 （0.075 0.1） . 40mm = 0.614 0.722mm，这里取 A 为 0.7mm6齿升量

18、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） i 27 =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）一一同时工作齿为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hmax =2mm查表1.1-16选取容屑槽系数K= 3查复杂刀具设计手册表1.1-14知当p=6时h=2代入公式k二二h28fZL3.14 汉 2k0.7 8 5 38 0.05 40查表3-8基本槽型得到：粗切齿齿形 p=

19、6 ,h=2, g=2，r=,1,R=4精切齿及校准齿齿形 pz=4,h=2 , 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：槽数口=10,槽宽b1 二 5.5mm，弧形半径 R = 22.5mm查复杂刀具设计手册表1.1-19精齿分屑槽：压=22，槽宽b 1mm，深度h2 = 0.7mm圆弧半径r =0.3槽形角 _ 45 609.确定拉刀齿数和直径按经验公式：A0 7Z(35) = Z3 = 102fz20.05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

20、长度L2=PZ ZZ =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.: = 0.005mm则校准齿直径ddog 二 Dmmax "： = 27.13 - 0.005 ： 27.08mm,取：为“一”拉刀光滑部分设计11. 柄部顶部到第一齿长度颈部与过渡锥总长I二出 H J (l3 -h -l2)mm拉床L6110的有关尺寸：l3,l1,l2分别取 100,155,175mmH拉床床壁厚 60mmH1-化盘厚度30mm过渡锥l 3根据拉刀直

21、径取为 1020mmlc-卡盘与床壁间隙，5mml-取 100mm柄部顶部到第一齿长度L.:L1 = l1 l2 l l4 =30 40 100 6 230mm12. 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：D1 =25mm, D2 =19mm ,D =24.7mm,l1 = 20mm , l 2 = 20mm 13 = 80mm , c =4mm,2) 前导部与后导部前导部l4一般取为与拉削长度L=40mm相等，直径d°4二Dwmin，公差按f*查得后导部查3-17为28mm, do5二Dmmin (拉后孔最小直径)拉刀粗切齿与过渡齿的长度 10x(

22、10+3)=130拉刀精切齿与校准齿的长度7x(5+4)=633 ）拉刀总长度LoLo = Li l5 L2 L3 =230+130+165+63=588mm拉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do5二Fmax由下式计算Fmax 二 Fc 二屯 ZeN2式中F一一拉削刃单位长度拉削力（N/mm圆孔式拉刀按hD =2fz查出Fc由fz=0.05mm,查刀具设计手册表 3-22知，Fc=16.3 X 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Amin式中 Amin拉刀上的危险截面

23、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：（T =Fmax/Ami n=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100KNKmK Fm=OOOOOX 0.9 =90000N>Fmax=8