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1、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程名稱刀具設(shè)計(jì)課程編碼(金屬切屑刀具設(shè)計(jì))題 目: 可轉(zhuǎn)位外圓粗車刀 學(xué) 院: 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 完成日期: 一、概述1二、加工表面1三、選擇刀片加固結(jié)構(gòu)1四、設(shè)計(jì)刀片材料2五、選擇車刀合理角度2六、選擇切削用量5七、 選擇刀片型號(hào)和尺寸5八、選擇硬質(zhì)合金刀墊型號(hào)和尺寸6九、計(jì)算刀槽角度6十、計(jì)算銑制刀槽時(shí)需要的角度8十一、選擇刀桿材料和尺寸9十二、選擇偏心銷及其相關(guān)尺寸9結(jié)論11致謝12一、概述硬質(zhì)合金刀片是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)的,其幾何形狀均事先磨出。而車刀的前后角是靠刀片在刀桿槽中安裝后得到的,刀片可以轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)一條
2、切削刃用鈍后可以迅速轉(zhuǎn)位將相鄰的新刀刃換成主切削刃繼續(xù)工作,直到全部刀刃用鈍后才取下刀片報(bào)廢回收,再換上新的刀片繼續(xù)工作。因此可轉(zhuǎn)位式車刀完全避免了焊接式和機(jī)械夾固式車刀因焊接和重磨帶來(lái)的缺陷,無(wú)須磨刀換刀,切削性能穩(wěn)定,生產(chǎn)效率和質(zhì)量均大大提高,是當(dāng)前我國(guó)重點(diǎn)推廣應(yīng)用的刀具之一。二、加工表面工件30CrMn 2Mo13 HB269-302尺寸:自由鍛毛坯:1251000,Ra =6.3 單邊余量57圖1 工件三、選擇刀片加固結(jié)構(gòu)考慮到加工在C630普通機(jī)床上進(jìn)行,且屬于連續(xù)切削,根據(jù)金屬切屑刀具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表1-1典型刀片加固結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和特點(diǎn),采用偏心式刀片夾固結(jié)構(gòu)。四、設(shè)計(jì)刀片材料有原始材料
3、給定:被加工工件材料為30CrMn 2Mo13,連續(xù)切削完成粗車工序,金屬切屑刀具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)附錄表-4選取刀片材料(硬質(zhì)合金牌號(hào))為YT5。五、選擇車刀合理角度根據(jù)刀具幾何參數(shù)的選用原則,并考慮到可轉(zhuǎn)位車刀的幾何角度形成特點(diǎn),選取如下四個(gè)主要角度:1、前角的設(shè)計(jì)查課本表得,根據(jù)刀具材料和工件材料的刀具的前角=1318。精加工的前角較大;粗加工和斷續(xù)切削的前角較??;加工成形面前角應(yīng)小,這是為了減小刀具的刃形誤差對(duì)零件加工精度的影響。硬質(zhì)合金刀具的抗彎強(qiáng)度較低,前角較小以上綜述設(shè)計(jì)刀具前角=152、后角的選擇原則精加工時(shí)為了減少摩擦,取較大值為812;粗加工時(shí)為提高刀具強(qiáng)度,取較小值為68。加工
4、塑性材料,較軟材料時(shí),后角取較大值;加工脆性材、硬性材料時(shí),后角取較小值;加工易產(chǎn)生硬化層的材料時(shí),后角取大值。根據(jù)以上原則取=83、副后角的選擇由于副后角的選擇原則與主后角基本相同。故也為8。4、主偏角的選擇主偏角大小優(yōu)點(diǎn):減小主偏角可使刀具強(qiáng)度提高,散熱條件好,加工表面粗造度小;主偏角小,切削寬度bD長(zhǎng),故單位切削刃長(zhǎng)度上受力小。增大主偏角,使背向力Fp減小,切削平穩(wěn);大的主偏角,切削厚度大,斷屑性能好。由上得由于粗加工更注重于增大主偏角的優(yōu)點(diǎn),故取r=90。5、副偏角的選擇查課本表得r為106取r=8。6、刃傾角的選擇一般精加工時(shí),為防止切屑劃傷已加工表面,選擇s=0+5;粗加工時(shí),為提
5、高刀具強(qiáng)度,選擇s=0-5取s=-5。綜上得:角rrs度數(shù)1588908-5正交參考系刀具角度圖如下圖2 正交參考系刀具角度圖刃形選用刃口修圓(如圖)圖3 刃口圖刀尖的形狀選用修圓刀尖(如圖)圖4 刀尖形狀圖斷屑槽 選用折線型外傾式(如圖)取LBn為3mm,設(shè)計(jì)外傾式角度為8圖5 斷屑槽六、選擇切削用量根據(jù)切削用量的選擇原則,查表確定切削用量。粗車時(shí)切削深度ap=0.5mm,進(jìn)給量f=0.4mm/r,切削速度v=50m/min.七、 選擇刀片型號(hào)和尺寸 選擇刀片有無(wú)中心固定孔。由于刀片加固結(jié)構(gòu)已選定為偏心式,因此應(yīng)選用有中心固定孔的刀片。 選擇刀片形狀。按選定主偏角90,參照刀片形狀的選用原則
6、,選用偏8刀片(這樣既可以提高刀尖強(qiáng)度,又增加了散熱面積,使刀具壽命有所提高,還可以減小已加工表面的殘余面積,使表面粗糙度數(shù)值減小)。 選擇刀片精度等級(jí)。節(jié)刀片精度等級(jí)的選用原則,選用U級(jí)。選擇刀片內(nèi)切圓直徑。根據(jù)已定ap=0.5mm,r=90,s=-5,代入下式,可得:Le=ap/sinkrcoss=2.208mmL1.5Le=1.5X2.208=3.3mm選擇刀片厚度s。根據(jù)已選定的粗車時(shí)切削深度ap=0.5mm,進(jìn)給量f=0.4mm/r,通過(guò)選擇刀片厚度的諾模圖,求得刀片厚度S2.5mm。選擇刀尖圓弧半r。根據(jù)已選定的粗車時(shí)切削深度ap=0.5mm,進(jìn)給量f=0.4mm/r,根據(jù)選擇刀片
7、厚度的諾模圖,求得連續(xù)切削時(shí)的r=0.8mm。選擇刀片斷屑槽形式和尺寸,參照刀片斷屑槽形式和尺寸的選擇原則,根據(jù)已知的原始條件,選用A型斷屑槽,斷屑槽的尺寸在選定刀片型號(hào)和尺寸后便可確定。綜合以上七方面的選擇結(jié)果,確定選用的刀片型號(hào)是FNUM190608R-A4,其具體尺寸為L(zhǎng)=19mm,d=15.875mm,s=6.35mm,d1=6.35mm,r=0.8mm刀片刀尖角=82刀片刃傾角sb=0;斷屑槽寬度Wn=4mm;取法前角nb=15。 圖6 刀片厚度諾模圖 圖7 刀尖半徑諾模圖八、選擇硬質(zhì)合金刀墊型號(hào)和尺寸硬質(zhì)合金刀墊型號(hào)和尺寸的選擇,取決于刀片夾固接結(jié)構(gòu)以及刀片的型號(hào)和尺寸。本題選擇與
8、刀片形狀相同的刀墊,三角形中心有圓孔。其基本尺寸長(zhǎng)度L=14.88mm,厚度S=4.76mm,中心孔直徑d1=7.6mm。材料硬質(zhì)合金YG8。九、計(jì)算刀槽角度可轉(zhuǎn)為車刀幾何角度、刀片幾何角度、和刀槽幾何角度之間的關(guān)系。刀槽角度的計(jì)算步驟是:1、刀桿主偏角rg=r=902、刀槽刃傾角sg=s=-53、刀槽前角og將0=7.5、nb =15、s=-5代入下式tanog=(tan0-tannb/coss)/(1+tannbtan0coss)=-0.133則og=-7.5驗(yàn)算車刀后角0。tan0=(tannb-tanogcoss)/(1+ tannbtanogcoss)當(dāng)tannb=-tanogcos
9、2s,將og=-7.5、s=-5代入上式得tan0=0.13則0=-7.44與所選角度數(shù)值相近,可以滿足切削要求。而刀桿后角og0=-7.5。刀槽副偏角rg=r=180-r-r因?yàn)閞g=r,rg=r,所以rg=180-r-r,車刀刀尖角的計(jì)算公式為cosr=cosrb1+(tangcosg)2-tangsinscoss 當(dāng)rb=90時(shí),cosr=-tangsinscoss將g=-7.5、s=-5代入得cosr=0.139r=82故rgr=180-82-90=8,取rg=8驗(yàn)算車刀副后角0。車刀副后角0的驗(yàn)算公式為:tan0=tannb-tanogcos2sg1+tannbtanogcossg當(dāng)
10、nb=0時(shí),上式為:tan0=-tanogcos2sg而 tanog=-tanogcosrg+tansgcosrg tansg=tanogsinrg+tansgcosrg將 og=-7.5 sg=s=-5 rg=r=82 代入,得tanog=-tan(-7.5)cos82+tan(-5)sin82=-0.068所以 og=-3.908tansg=tan(-7.5)sin82+tan(-5)cos82=-0.143所以sg=-8.11再將og=-6.04 sg=-4.95 代入,得tan0=-tan(-3.908)cos2(-8.11)=0.067所以0=3.83 可以滿足要求。刀槽副后角 og
11、=0 故 og=3.83 取og=4綜上,可歸納出車刀的幾何角度:0=7.5 ,0=7.5,r=90,r=8,s=-5,0=3.83刀槽的幾何角度:og=-7.5 ,og=7.5,rg=90,rg=8,sg=-5,og=4十、計(jì)算銑制刀槽時(shí)需要的角度1、計(jì)算刀槽最大負(fù)前角gg及其方位角gg將og=-7.5 sg=-5代入,得tangg=-tan2og+tan2sg=-tan2(-7.5)+tan2(-5)=-0.158所以gg=-8.98tangg=tanogtansg=tan(-7.5)tan(-5)=1.5所以gg=56.392、計(jì)算刀槽切深剖面前角pg和進(jìn)給剖面角fg將og=-7.5 s
12、g=-5 rg=90 代入,得tanpg=tan(-7.5)cos90+tan(-5)sin90=-0.0875tanfg=tan-7.5sin90-tan(-5)cos90=0.0125所以pg=-5 fg=-7.5十一、選擇刀桿材料和尺寸1、選擇刀桿材料選用45鋼為刀桿材料,熱處理硬度為HRC3845。2、選擇刀桿尺寸、選擇刀桿截面尺寸,因加工使用CA6140普通車床,其中心高為220mm,按照表2.37,并考慮到為提高刀桿強(qiáng)度,選取刀桿截面尺寸 BH=2030mm2由于切削深度 ap=0.5mm,進(jìn)給量f=0.4mm/r,可不比校驗(yàn)刀桿強(qiáng)度、選擇刀桿長(zhǎng)度尺寸為140mm圖8 刀桿十二、選
13、擇偏心銷及其相關(guān)尺寸1、選擇偏心銷材料,偏心銷材料選用40Cr,熱處理硬度為HRC4045,發(fā)黑。2選擇偏心銷直徑dc和偏心量do=d1-(0.20.4)mmd1=6.35mm 則 d0=6.35-0.4=5.95mm偏心量:e=d02 X1710=0.3mm為使刀片夾固可靠,選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷,并取螺釘偏心銷轉(zhuǎn)軸直徑d2為M6。3、計(jì)算偏心銷轉(zhuǎn)軸孔中心在刀槽前刀面上的位置d1=6.35mm,d=15.875mm,dc=5.95mm,e=0.3mm取 =30,代入,得m=15.8752+0.3sin30-6.35-5.952cos30=7.915mmn=15.8752-0.3cos3
14、0-6.35-5.952sin30=7.58mm結(jié)論在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能,完成了對(duì)可轉(zhuǎn)位外圓車刀的設(shè)計(jì),在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中,我樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想,學(xué)會(huì)了正確地使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,提高了數(shù)據(jù)處理,編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。通過(guò)這兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)流程,形成了正確的設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維,掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法,受益匪淺,對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí),具有重要的意義。致謝本課題在選題及研究過(guò)程中得到老師的悉心指導(dǎo)。通過(guò)這次設(shè)計(jì),使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下,獲得了豐富的理論知識(shí),極大地提高了實(shí)踐能力,并對(duì)當(dāng)前刀具領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解,這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)刀具方面的知識(shí)有極大的幫助。 在此,我還要感謝在一起設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的同學(xué)門,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑,順利完成此次課程設(shè)計(jì)。13