刀具课程设计说明书

1、刀具课程设计说明书1、拉刀的设计1.1 选定刀具类型、材料的依据 （1）选择刀具类型 对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。 采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度l=B×n×Zi，其中B为键宽，n为键数，Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。 （2）正确选择刀具材料 刀具材料选择得

2、是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。但由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。 根据刀具课程设计指导书表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。根据表30，选择W18Cr4V，HRC62-651.2 刀具结构参数、几何参数的选择和设计 （1）拉刀的结构图1表1代号名 称功 用1柄部夹持拉刀，传递动力2颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及规格等标记一般打在颈部。3过

3、度锥颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工件孔中。4前导部起引导拉刀切削部进入工件的作用，5切削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6校准部起刮光、校准作用，提高工件表面光洁度及精度，并作为切削部的后备部。7后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，防止在拉刀即将离开工件时因工件下垂而损坏工件已加工表面及刀齿。8尾部支持拉刀使之不下垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。 （2） 切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式 （3）拉削余量：对于花键孔A=De-Do （4）分层式拉刀粗切齿齿升量 根据表4-6查出当硬度为HRC62-65时，齿升量af=0.05-0.08mm，在这取af

4、=0.06mm。 （5） 拉刀几何参数 根据表4-9，查得拉刀的前角o=16-18o 根据表4-10，查得粗切齿的后角o=3o+30，刃带ba=0.05-0.15； 精切齿的后角o=2o±15，刃带ba=0.05-0.15；校准齿的后角o=1o±15，刃带ba=0.7。 （6）齿距及同时工作齿数 根据表4-12，拉刀齿距计算公式：l=30mm时，t=（1.2-1.5）l1/2（mm） 同时工作齿数：Ze=（l/t）+1（取整） 经计算得t=7.12，按表4-13取标准值为：t=8，Ze=4 （7）容屑槽 根据表4-14，直线齿背容屑槽尺寸：图2 t=8时，g=2.5，I型的

5、h=3.5，r=1.7 根据表4-16，容屑系数K值当t=8，af=0.06mm时，K=3.2 （8）分屑槽 分屑的作用：使切屑易于变形，易于卷屑。 分屑槽位置：应前后齿错开。 根据表4-17,每个刀齿的分屑槽数nk=b/5-10（取小值） 当b=8时，s=2.5，bc=1.0，nc=0.5。 图3 （9）校准部 前角o校=5o，后角o校=1o，齿距t校=（0.6-0.8）t=4.8-6.4mm，取t校=6.5mm 根据表4-23查得齿数Z校=4-5个，取Z校=3个 最后一个精切齿及校准齿直径应按下式确定：D校=Dmax±，其中为孔的变形量。 拉刀校准部长度l校=t校×Z校

6、=6.5×2+12=25mm （10）柄部 根据表4-25查得圆拉刀柄部尺寸为：图4 D1=36mm，D=29h13mm，D2=35mm，l1=90mm，l=20mm，l=32h13mm，c=8mm b=35kg/mm2时刀茗强度允许拉力为23100kg。 （11）颈部及过度锥 拉刀颈部长度按下式计算：l2m+B+A-l3mm 式中：B-机床床壁厚度，根据表4-30查得机床型号L6120，B=75mm A-花盘法兰厚度，根据表4-30查得机床型号L6120，A=35mm m-卡头与机床床壁间隙，可取m=10-20mm，在这取15mm l3-过渡锥长度，一般l3=10-20mm，在这取

7、15mm 因此求得l2110mm。图5 图中：床壁孔径200mm，B=75mm，花盘孔径150mm，a=75mm，A=35mm拉刀颈部直径D2可比柄部直径D1小0.3-1mm，也可以取颈部与柄部直径相同，以便于一次磨出。 L1公式：L1=l1+l2+l3+l3，其中l1为拉刀进入卡头部分的长度，l3为前导部长度。 （12）前导部、后导部和尾部 前导部主要起导向和定心作用，故应和予制孔形状相同。根据表4-31及4-32： 前导部：图6说明：1、D3等于前把拉刀最后刀齿的直径，偏差为表4-32。 2、d3等于加工的花键孔最小内径减0.5mm，只准许负偏差。 3、b3等于前一把拉刀花键齿宽减0.02

8、mm。 4、l3=（0.75-0.1）l 5、a=5-10mm后导部：图7说明：1、d4等于拉刀花键齿最大外径减0.05mm，偏差取-0.2mm。 2、b4等于或小于0.02mm切削辞键宽。 当拉削孔内有空刀槽时，后导部长度按下式计算：l后=l+c+（5-10）mm，式中：l为空刀槽宽度，c为前端拉削长度。 尾部在拉刀工作时支撑在拉床托架上，防止拉刀尾部下垂，对于小而轻的拉刀可不做尾部。 （13）拉刀总长度 L=L1+l切+l校+l后+l尾，一般拉刀总长度与直径比L/do35 根据表4-33，当do=42mm时，Lmax=1300mm （14）拉刀强度校检 1o 拉削力计算 根据表4-34，F

9、max=P·n·b·Ze（kg）， 式中：P单位长度切削刃上的拉削力（kg/mm），根据表4-35查得P=28.5（kg/mm） Ze最大同时工作齿数，Ze=4 n花键键数，n=8 b键宽，b=8mm 因此Fmax=28.5×8×8×4=7296（kg） 2o 拉刀强度校验 校验公式：=Fmax/Amin 式中：Fmax由表4-34中相应公式计算得。 Amin拉刀危险截面面积。拉刀的危险断面可能在柄部，也可能在第一个切削齿容屑槽中（mm2） 拉刀材料允许的拉应力，表4-36查得=35-40（kg/mm2） 柄部D=29mm，A=660

10、.185mm2，所以=Fmax/Amin=7296/660.185=11.05 因此，合格。 3o 拉床拉力校验 校验公式：FmaxkQmax 式中：Qmax拉床允许的最大拉力，由表4-30得Qmax=20000kg k系数，由于是良好状态的旧机床，k取0.8。 因此，kQmax=0.8×20000=16000kgFmax 所以，合格。1.3 刀具的全部计算（包括计算公式和计算结果）表2已知条件：1、花键孔尺寸： 外径：De=46H10（46+0.100） 内径：D=42+0.025 键宽：b=8H9（8+0.036） 倒角：c×45o c=0.3 键数：n=8 2、拉削长

11、度：L=30mm 3、工件材料：45，硬度HBS180 4、予制孔直径：Do=42-0.20mm 5、拉床型号：L6120序号项目符号计算公式或选取方法计算精度计算举例1拉刀材料W18Cr4V2齿升量af查表4-6af=0.06mm3齿距tt校按表4-12t校=（0.6-0.8）tt=7.12mm取t=8mm，t校=6.54同时工作齿数ZeZe=（l/t）+1Ze=45拉削余量切削顺序根据表4-39确定为IIIb型加工顺序为：1、倒角 2、圆孔 3花键6倒角齿侧量值M按表4-42公式b1=b+2fsin1=b1/dmax按表4-41，取=45ox=90o-1M=（dmax·cosx）

12、/20.00010.0010.01b1=8.036+0.6=8.636sin1=0.2054971=11.8586ox=90o-45o-11.8586o =33.1414oM=17.594mm7倒角与键侧交点的直径dBdB=bmin/sinB而tgB=bmin/2HOHO=（2M-bmincos）/2sin（表4-42）0.01HO=20.881666tgB=0.1915556B=10.843966dB=42.523mm8最后一个倒角齿余量d2d2=dB+（0.3-0.6）（表4-42）d2=42.533+（0.3-0.6）=42.833-43.133mm9倒角齿切削余量A倒A倒=d2-Dom

13、inA倒=1.03-1.33mm10倒角齿齿数Z倒Z倒=A倒/2af因第一个切削齿无齿升量，故实际Z倒应加一齿整数Z倒=8.58-11.08取Z倒=9而实际d2=42.88mm实际Z倒=10齿11倒角齿部分的长度l倒l倒=t×Z倒最后一个齿距取12mml倒=8×10+12=92mm圆孔齿部分的设计计算12圆孔校准齿直径D圆校D圆校=D圆校-由表4-24查得=00.001D圆校=42.025mm13圆孔拉削余量A圆A圆=D圆校-DominA圆=42.025-41.8 =0.225mm14圆形切削齿齿数Z圆Z圆=（A圆/2af）+（3-5）Z圆=4.875-6.875取Z圆=5

14、齿15圆形齿部分长度l圆切l圆切=t×Z圆l圆切=8×5=40mm16圆形校准齿齿数Z圆校查表4-23Z圆校=317圆形校准部分长度l圆校l圆校=t校·Z圆校l圆校=6.5×2+12 =25mm18圆形齿部分总长l圆l圆=l圆切+l圆校l圆=40+25=65mm花键齿部分的计算19第一个花键齿直径D花1D花1=d2-0.1D花1=42.84-0.1 =42.74mm20花键校准齿直径D花校D花校=Demax-查表4-24，=0.010.001D花校=46.10-0.01 =46.09mm21花键拉削余量A花A花=D花校-D花1A花=46.09-42.74

15、 =3.35mm22花键切削齿齿数Z花切Z花切=（A花/2af）+（3-5）Z花切=30.9-32.9取Z花切=3123花键切削部分长度l花切l花切=t×Z花切l花切=8×31=248mm24花键校准齿齿数Z花校由表4-23取Z花校=425花键校准部分长度l花校l花校=t校·Z花校l花校=6.4×4=26mm26花键齿部分总长l花l花=l花切+l花校l花=26+248=274mm27花键齿廓形尺寸花键齿宽度棱面宽度副偏角bfKrb=Bmax-，公差取-0.015f=0.8-1表4-40b=8.031f=0.8±0.2mmKr=1o30其他部分计

16、算28容屑沟尺寸hrg由表4-14选取h=3.5r=1.7g=2.529校准齿容屑沟尺寸h校r校g校由表4-14选取h校=3r校=1g校=230分屑槽倒角齿和花键齿按表4-19尺寸交错开分屑槽31前导部尺寸d3l3d3=Domin，偏差按d9l3=ld3=41.8l3=30mm32后导部尺寸d4l4d4=D花校-0.05，偏差啊-0.2l4=（0.5-0.7）ld4=46.04-0.2l4=20mm33切削角度和刃带宽oba查表4-9查表4-10查表4-10各个刀具o=15o切削齿o=3o±30标准齿o=1o±15切削齿ba=0.05-0.15mm标准齿ba=0.7mm34

17、过渡锥长度l3l3=10-20取l3=15mm35柄部尺寸D1Dlllc查表4-25D1=36mmD=29-0.34mml=20mml=32mml=90mmc=8mm36颈部长度l2=m+B+A-l3，m=15mmB、A见表4-30B=75mm，A=35mml2=110mm37由柄部前端到第一个切削齿的距离L1L1l1+l2+l3+l3L190+110+15+30=24538拉刀总长LL=L1+l倒+l圆+l花+l4L=697mm1.4 对技术条件的说明表3部 位Ra刃带0.4前后刀面；前后导部；各种花键拉刀齿形表面0.8柄部；过渡锥；矩形花键拉刀表面侧隙面1.6容屑沟底及齿背，颈部3.2花键

18、刀齿底径12.51.拉刀外圆直径在全长上的最大径向跳动量之差2.切削齿外圆直径偏差：0.0203.精切齿外圆直径偏差按-0.01mm4.校准齿外圆直径偏差（包括与校准齿直径相同的精切齿），查得-0.009mm5.矩形花键拉刀其他尺寸偏差 1 键宽偏差：根据工件键宽的精度确定，可再-0.01-0.02之间 2 花键齿圆周相邻齿距误差，应小于拉刀键宽偏差，但不得大于0.02mm 3 花键齿圆周不等分累积误差 4 花键齿的底径偏差按d11或只准负偏差 5 花键齿两侧面的不平行度，螺旋度及键齿对拉刀轴线不对称度在键宽公差范围内；倒角齿对拉刀轴线不对称度不大于0.05mm 6拉刀倒角齿计算值M的偏差：0

19、.02mm6.键槽拉刀的尺寸偏差 1切齿齿高偏差（mm）齿升量齿高偏差相邻齿高偏差0.050.08±0.0250.025 2精切齿及校准齿齿高偏差取0.015mm 3刀体侧面和底面不直度偏差：键宽为312mm时为0.06/100 4键宽偏差取为工件槽宽公差的1/3，但不大于0.02mm，符号取（） 5键齿对刀体中心线的不对称度在拉刀键宽公差范围内 6键齿对刀体中心不对称的在键宽公差以内7.拉到其他部分长度偏差 1拉刀总长偏差：当L<1000mm时取±2mm。 2切削部分长度偏差取±2mm。 3校准部分长度偏差取±1mm。 4柄部长度取偏差取

20、7;1mm。 5前导部，后导部长度偏差取±1mm。 6容屑槽深偏差：当h<4mm时，取±0.3mm。2.铣刀的设计2.1 齿形的设计计算1.前角为零时，工件法剖面截形就是铣刀的齿形。2.前脚大于零时 铣刀有了前角以后，其刀齿在径向截面的齿形和前刀面上的齿形，就与工件法剖面的截形不同了。设f为铣刀外圆处的纵向前角，当f较大时，铣刀径向截面和前刀面上的齿形需进行修正计算。 下图所示的是工件齿形和铣刀齿形得关系，其中（b）为给定的工件齿形；（c）为铣刀径向截面应具有的齿形，即铲刀应具有的齿形；（d)为铣刀前刀面的齿形，即样板应具有的齿形。图81.铣刀齿形高度h 设被切工件成

21、形部分高度为hw，则成形铣刀齿形高度应为： hhw（12）mm2.铣刀宽度B 设被切工件阔形宽度为Bw，则铣刀宽度B可取为稍大于B。3.容屑槽底形式 铲齿成形铣刀容屑槽底形式通常有两种，即平地形式和中间有凸起或槽底倾斜的加强形式。在铲削深度较小和刀齿强度足够的情况下，应采用平底形式。在铣削深度较大时，宜采用加强形式。4.铣刀的孔径d 铣刀的孔径d应根据铣削宽度和工作条件选取，可以按刚度，强度条件计算，也可根据生产经验选取。5.铣刀的外径do 对于平底形式的容屑槽，铣刀外径可按下面公式计算：dod+2m2H式中：d铣刀孔径 m壁厚，一般取（0.30.5）d H全齿高 由于全齿高的计算又需依据外径

22、do，因此，用上式直接计算铣刀外径是困难的，我国一些工厂采用下式估算铣刀外径： do（22.2）d2.2h（26） 根据上面公式的计算结果再取外径的推荐值。6.铣刀的圆周齿数Zk 铲齿成形铣刀的圆周齿数Zk可按下式计算 Zkdo/S式中S为铣刀的圆周齿距，粗加工时，可取S（1.82.4）H精加工时，可取S=(1.3-1.8)H，式中H为容屑槽的高度。 但是在设计成形铣刀时，直接按公式计算圆周齿数是困难的，因为式中H尚未确定，而确定它时，又要反过来依据铣刀的圆周齿数。因而在设计时，可根据生产经验按铣刀外圆直径的大小预先选定圆周齿数，在设计计算出铣刀的其他结构参数后再反过来校验圆周齿数设计得是否合

23、适。7.铣刀的后角及铲削量K 设铲齿成形铣刀的顶刃径向后角为f，一般取f10o15o。相应的铲削量可按下式计算：Ktgfdo/Zk，式中do为铣刀外径，Zk为圆周齿数。求出铲削量后，应按附录表40所列的铲床凸轮的升距选取相近的K值。 初步选定径向后角和计算出铲削量以后，需验算刀齿侧刃上一点x的主剖面后角ox，验算应选x最小处的x点，验算公式可按下面公式： tgoxtgfsinx 应使ox不小于23o。实际计算表明，当x<15时，常满足这宜要求，可采用增大顶刃后角，斜置工件，斜铲齿等方法增大侧刃后角。 对于精度要求高的成形铣刀，其齿背除铲齿外尚需进行铲磨。为使铲磨时又砂轮空刀，齿背后部应做

24、出深铲部分。选择II型深铲形式，经计算选K4，K2=0.70.88.容屑槽尺寸（1）容屑槽底半径r 可按下式计算：rdo-2(h+K)/2AZh式中A为系数，当铲齿凸轮空程角60时，A6，当90时，A4。对于需要铲磨齿背的成形铣刀，通常取90o计算出的r应圆整刀0.5mm。（2）容屑槽间角：一般取20o35o（3）容屑槽深度H：HhK+K2+r9.分屑槽尺寸 当铣刀宽度B<20时，切削刃上不需要作分屑槽。10.刀齿、刀体强度和砂轮干涉的校验 由以上所述可以看出，在确定铲齿成形铣刀的外径do，齿数Zk，铲削量K，容屑槽深度H.等参数时，常常互相牵涉，难以直接确定某一参数。因此，需采取试算的

25、方法，首先假设几个参数的数据，再根据他们确定其他一些参数。这样选定成形铣刀的各参数后，还需进行校验，检验铣刀结构是否紧凑，合理，刀体，刀齿强度是否足够。2.3 成形铣刀的技术条件1. 光洁度（按GB103168）（1）刀齿前刀面，内孔表面、端面及铲磨铣刀的齿背表面不低于7（2）铲齿铣刀的齿背面不低于6（3）其余部分不低于42. 尺寸公差：表4序号名称符号公差1铣刀外径doh162铣刀宽度Bh123铣刀孔径dH74铣刀键槽宽度b（Dc7）5内孔至键底距离t1H143. 形状位置公差表5序号项目铣刀尺寸范围公差1切削刃的径向及端面跳动do<100do1000.030.042刀体端面跳动do&

26、lt;100do1000.020.033前面的径向性（只许凹入）H1010<H2020<H30H>300.040.060.090.124. 齿形误差表6铣刀齿形高度h透 光 度齿形的基本部分齿顶及圆角部分44121222>220.030.050.070.080.060.090.120.155.材料及热处理 铣刀材料一般用高速钢，热处理后硬度应为HRC6366。在铣刀的工作部分，不得有脱碳层和软点。2.4 刀具的全部计算表7已知条件：欲加工矩形花键轴，其尺寸为：外径Da46a11，内径Df42f7，键数Z8，键宽b8d10，键底圆角半径r1，工件材料为45钢。序号计算项目

27、符号确定方法或计算公式计算精度设计计算数据1齿槽半角180/Z0.01o22.5o2齿顶圆弧中心半角arcsinb/Dfmin0.01o11o3齿顶宽BaBaDfminsin0.01Ba84初算齿廓高度hh（DaDfmincos）/2（12）整数h45铣刀宽度BBBa2htg整数B=126按铣刀宽度最后确定齿廓高度hh（B-Ba）/2tg0.01h4.837铣刀齿顶圆弧半径RfRfDfmin/20.01Rf20.968齿顶圆角半径roror0.1ror19铣刀前角f精加工f0o粗加工f520of0o10容屑槽形式根据工件廓形确定取平底形11铣刀孔径d可根据铣刀宽度按表53选取根据B12，查出d1612铣刀外径do可按表54选取初选do5013铣刀圆周齿数Zk可按表55初选初选Zk1214铣刀的后角