哈工大机械制造技术基础机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf

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1、设计题目 组题二(2)设计车大端端面的可转位车刀 可转位端面车刀设计 一、选择刀片夹固结构 工件的直径 D 为 150mm，工件长度 L=200mm。因此可以在普通机床 CA6140 上加工。表面粗糙度要求 1.6 m,为精加工，但由于可转为车刀刃倾角 s通常取负值，切屑流向已 加工表面从而划伤工件，因此只能达到半精加工，按题设要求，采用上压式的夹紧方式。二、选择刀片结构材料 加工工件材料为 HT200,且加工工序为粗车外圆一道工序。由于加工材料为铸铁，因 此刀片材料可以采用 YG 系列，YG8 用于粗加工脆性材料，YG6 用于半精加工脆性材料，本题要求达到半精加工，因此材料选择 YG6 硬质

2、合金。三、选择车刀合理角度 根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择，并考虑可转位车刀几何角度的形 成特点，四个角度做如下选择：前角0:根据参考文献1表 3.16,工件材料为 HT200,半精车，因此前角可选 o 10，后角。：根据参考文献1表 3.17，工件材料为 HT200,半精车，因此后角可选 6，主偏角：L/D 1.33，工艺系统刚度良好，故采用正方形刀片，主偏角 75，此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加

3、工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由s代入下式可得刀刃的实际参加工作长 Lse Lse ap 4 4.157mm sin cos sin 75cos(5)副偏角，副后角0:计算刀槽角度时经校验确定，刃倾角s:为了获得大于 0 的后角0及大于 0

4、的副刃后角 o，取刃倾角 s 5,后角o的实际数值及副刃后角 o和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定。四、选择切屑用量 由公式 求得速度。式中各数据由参考文献1表 3.23：Cv 189.8，m 0.2，x 0.15，yv 0.2。由于可转为车刀更换较为方便，因此在设计时将寿命设为 20min，由此估计切削速度 选为 140m/min。根据参考文献1表 3.22，半精车时，背吃刀量 ap 1mm，进给量f 0.3mm/r，刀 尖圆弧半径r 1.0mm。采用相同方法，估算切削速度为 170m/min。五、刀片型号和尺寸 1、选择刀片有无中心孔 由于刀片加固结构已选定为上压式，因此应选用无中心固定孔

5、的刀片。2、选择刀片的形状 按选定主偏角 75，参照参考文献2 2.4.4.2 节刀片形状的选择原则，选择正方形 刀片。3、选择刀片的精度等级 参照参考文献2 2.4.4.3 节刀片精度等级的选择原则，一般情况下选用 U 级。4、选择刀片内切圆直径 d（或刀片边长 L）根据已确定的背吃刀量 ap 4mm，主偏角 75，刃倾角s 5，将ap，根据参考文献1表 3.21，粗车时，背吃刀量 ap 4mm，进给量 0.5mm/r,可以 Cv 601 mT m Xv ap Kvc s 此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半

6、精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由令刀片的刃口长度（即边长）L 1.5Lse 6.235mm，保证切削工作顺利进行。5、选择刀片厚度 根据已选择的背

7、吃刀量 ap 4mm，进给量f 0.5mm/r及参考文献2选择刀片厚度 的诺莫图图 2.3，求得刀片厚度 S 4.8mm。6、选择刀尖圆弧半径 r 根据已选择的背吃刀量 ap 4mm，进给量f 0.5mm/r及参考文献2选择刀尖圆角 半径的诺模图 2.4，求得连续切削时 r 1.2mm。7、选择刀片断屑槽型式和尺寸 参照参考文献 2 2.4.4.4 节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则，由于工件时铸铁，工 件塑性较差，很难形成较长的切屑，因而在设计时不需要在刀片上设计断屑槽。8、选择端面车刀型号 综 上 7 个方面 的选择结果，根 据参考文献 2 表 2.10 确定选用的刀片型号 为 SPUN1

8、50412。具 体 参 数 为：L d 15.875mm，s 4.76mm，r 1.2mm，m 2.791mm，刀片刀尖角 b 90，刀片刃倾角 sb 0法前角 nb 0，法后角 nb 11。六、选择硬质合金刀垫型号和尺寸 硬质合金刀垫形状和尺寸的选择：取决于刀片加固结构及刀片的型号和尺寸，本题中选择与刀片形状相同的刀垫：正方形，中心有圆孔。尺寸为：长度L 15.875mm,厚度s 4.76mm，中心孔直径d1 5.4mm，材料为 YG6 硬质合金。七、计算刀槽角度 可转为车刀几何角度,刀片几何角度,刀槽几何角度之间的关系：刀槽角度的计算：1、刀杆主偏角 krg 75此可以在普通机床上加工表面

9、粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由 sg s 5 ta

10、n 0 tan bn/cos s tan 0 tan 0 tan nb cos s 4、验算车刀后角 车刀后角 0 的验算公式为:(tan nb tan g cos s)tan nb tan g cos s 车刀刀尖角r的计算公式为 1(tan og s)2 tan g sin s cos s 2、刀槽刃倾角 sg 3、刀槽前角 og 0 10，bn 5代入下式 可以求得,og 10 将 og 10 nb 11 代入上式,可以求得,tan 0.01875 则计算得0 1.07 而刀杆后角 og 0 5、刀槽副偏角 rg 180 rg rg r 90 可以得到,rg 180 rb 90时，上式变

11、为 ta n og ta n cos r cos rb 此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根

12、据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由cos r tan og sin s cos s 车刀副后角的验算公式为:nb tan og cos og)1 tan nb tan g cos sg 可以得到，o 4.97 满足切削要求。取刀槽副后角 og o 5，综上，可以归纳出：车刀的几何角度：0 10，o 6，75，r 159，s 5，o 4.97 刀槽的几何角度：og 10，og 6，rg 75，rg 15.9，sg 5，1 og 5 八、计算铳制刀槽时所需的角度og 10，s 5代入上式得 r 89.1 rg r 180 75 89.1 15.9 rg 15.9 6、验

13、算车刀副后角 当nb 0 tan tan og cos sg tan og tan og sin rg tan sg sin rg 将 og 10，sg s 5，rg r 89.1代入上式 可以得到，1 og 5.09，og 3.04 再将og 5.09 og 3.04 代入tan 1 1 1 0 tan og cos sg rg tan sg sin rg tan(ta n tan og cos tan og 此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材

14、料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由 可以得到,九、选择刀杆材料和尺寸 1、选择刀杆材料：为保证刀杆强度，增加刀杆使用寿命，刀杆材料一般可用中碳钢，采用 45号钢，热处理硬度为 HRC38-45，发黑处理。2、选择

15、刀杆尺寸：选择刀杆截面尺寸：车床中心高度为 220mm，根据机械制造技术基础课程补 充资料表 2.37,选取截面尺寸为：20X25(mm)由于切削深度及进给量太小，故强度足 够，不必校核。选择刀杆长度尺寸：参照机械制造技术基础课程补充资料 2.5.1.3 刀杆长度选 择原则，选取刀杆长度为 150mm。十、设计上压式结构 沉头螺钉选择：由刀垫孔直径为 5.4mm，定做开槽盘头螺钉，以适应刀垫要求，长度 初定为 15mm。将 og 10，sg s 5代入下式 tan gg i 2 2-Jta n og tan sg 可以得到,gg 11.14 将 og 10，sg 5代入下式 tan gg ta

16、n og tan sg 可以得到,gg 63.61 2、计算刀槽切深剖面前角 pg和进给剖面前角 fg 将 og 10，sg 5，75代入下式 tan pg ta n og COS og tan sg sin rg tan fg ta n og sin og tan sg cos rg pg 3.23，fg 2.48 此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具

17、合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由压紧螺钉选择：选择 M6 的圆头螺钉紧固，长度初选为 25mm。压板：另行设计加工。一、绘制车刀结构简图 手绘此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀

18、片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由参考文献 1 李旦,韩荣第,巩亚东,陈明君机械制造技术基础哈尔滨工业大学出版社 2 王娜君机械制造技术基础课程补充材料 2010.3 3 袁长良机械制造工艺装

19、备设计手册中国计量出版社;1992.1 4 陆剑中,孙家宁金属切削原理与刀具机械工业出版社;2005.3 .2009.2 此可以在普通机床上加工表面粗糙度要求为精加工但由于可转为车刀刃倾角通常取负值切屑流向已加工表面从而划伤工件因此只能达到半精加工按题设要求采用上压式的夹紧方式二选择刀片结构材料加工工件材料为且加工工序为粗要求达到半精加工因此材料选择硬质合金三选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择并考虑可转位车刀几何角度的形成特点四个角度做如选择前角根据参考文献表工件材料为半精车因此前角可选后角根据参槽角度时经校验确定刃倾角为了获得大于的后角及大于的副刃后角取刃倾角后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定四选择切屑用量根据参考文献表粗车时背吃刀量进给量可以由公式求得速度式中各数据由