硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計

1、七、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計原始條件加工推動架工序1中車50端面，工件材料HT200，鑄件。表面粗糙度要求達(dá)到Ra6.3，需采用粗車完成其端面車削，總余量為3 mm，使用機(jī)床為CA6140普通車床。試設(shè)計一把硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。設(shè)計步驟為：（1）選擇刀片夾固結(jié)構(gòu)?？紤]到加工在CA6140普通車床上進(jìn)行，且屬于連續(xù)切削，由切削手冊表4-22典型刀片夾固結(jié)構(gòu)簡圖和特點(diǎn)，采用偏心式刀片夾固結(jié)構(gòu)。（2）選擇刀片材料（硬質(zhì)合金牌號）。由原始條件給定：被加工工件材料為HT200，連續(xù)切削，完成粗車工序，按照硬質(zhì)合金的選用原則，選取刀片材料（硬質(zhì)合金牌號）為YT15。 （3）選擇車刀合理角度。根據(jù)刀具合理幾何

2、參數(shù)的選擇原則，并考慮到可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度的形成特點(diǎn)，選取如下四個主要角度：前角o= 15°；后角ao = 5°；主偏角kr = 90°；刃傾角s= -6°。后角ao的實(shí)際數(shù)值以及副后角a¢o 和副偏角k¢rg 在計算刀槽角度時，經(jīng)校驗(yàn)后確定。（4）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：切削深度ap=3mm，進(jìn)給量f=0.5mm/r，切削速度v= 122m/min ；（5）選擇刀片型號和尺寸：選擇刀片有無中心固定孔。由于刀片夾具結(jié)構(gòu)已選定為偏心式，因此應(yīng)選用中心有固定孔的刀片。選擇刀片形狀。按選定的主偏角kr

3、 = 90°，根據(jù)切削手冊表4-20刀片形狀的選擇原則，選用正三角形刀片。選擇刀片精度等級。由切削手冊表4-17刀片精度等級的選擇原則，選用U級。選擇刀片內(nèi)切圓直徑d（或刀片邊長L）。根據(jù)已確定的ap=3mm，kr = 90°和s= 0°，將ap、kr和s代入金屬切削刀具課程設(shè)計指導(dǎo)書公式（2.5），可求出刀刃的實(shí)際參加工作長度Lse為Lse =3.0mm則所選用的刀片邊長L應(yīng)為L1.5 Lse=1.5×3.016=4.50mm因?yàn)槭钦切蔚镀?，L=3d d=2.60mm選擇刀片厚度s。根據(jù)已選定的ap=3mm、f=0.5mm/r，根據(jù)刀片厚度的諾模圖

4、求得刀片厚度s3.8mm。選擇刀尖圓弧半徑r。根據(jù)已選定的ap=3mm、f=0.5mm/r及通過刀尖圓弧半徑諾模圖，求得連續(xù)切削時的r=0.8mm。由于工件材料為HT200，所以刀片可以無斷屑槽。綜合以上七方面的選擇結(jié)果，確定選用的刀片型號是：TNUM160408-V2（金屬切削刀具課程設(shè)計指導(dǎo)書表2.11），其具體尺寸為L =16.5mm；s=4.76mm；d1=3.81mm；m=13.494mm；r=0.8mm刀片刀尖角b= 60°；刀片刃傾角sb= 0°；斷屑槽寬Wn =2mm；取法前角nb= 20°。刀片法后角anb = 0°(6)選擇硬質(zhì)合金刀

5、墊型號和尺寸。硬質(zhì)合金刀墊形狀和尺寸的選擇，取決于刀片夾固結(jié)構(gòu)及刀片的型號和尺寸。本題選擇與刀片形狀相同的刀墊，正三角形，中心有圓孔。T16B 其尺寸為：L= 14.77mm；厚度s=3.18mm；中心孔直徑d1=5.6mm。材料為YG8。(7) 計算刀槽角度?？赊D(zhuǎn)位車刀幾何角度、刀片幾何角度、刀槽幾何角度之間的關(guān)系，金屬切削刀具課程設(shè)計指導(dǎo)書圖2.5所示。刀槽角度計算步驟是；刀桿主偏角krg krg = kr = 90° 刀槽刃傾角sg sg =s= -6°刀槽前角og 將o= 15°、nb= 20°、s=-6°代入式（2.8），得 tano

6、g= = - 0.087 則og= -5°，取og= -5°。驗(yàn)算車刀后角ao。車刀后角ao的驗(yàn)算公式為tanao = ( 1 )當(dāng)anb = 0°時，則式（1）成為tanao = - tanog cos2s ( 2 )將og= -5°、s= -6°代入式（2），得tanao = - tan（-5°）cos2（-6°）=0.87，則 ao =4.946°與所選角度值相近，可以滿足切削要求。而刀桿后角aog ao ，故aog = 5°。刀槽副偏角 k¢rg = kr = 180°- kr

7、 - r因?yàn)?r g =r ，krg= kr 所以 k¢rg = 180°- krg -r g = 180°- kr -r ( 3 )車刀刀尖角r的計算公式為： cosr = cosrb- tangog sinls cosls ( 4 )當(dāng)rb=60°時，將gog = -5°、ls=-6°代入式(4 )，得cosr = cosrb- tangog sinls cosls=0.499r = 60.05°（60°3）故 k¢rg k¢r = 180°- 90°- 60.05

8、76;=29.95°取 k¢rg = 30° 驗(yàn)算車刀副后角a¢o。車刀副后角a¢o的驗(yàn)算公式為 tana¢o = ( 5)當(dāng)anb= 0°時，式( 5 )成為 tana¢o = - tan¢og cos2¢sg ( 6 )而 tan¢og = - tanog cosrg + tansg sinrg ( 7 ) tan¢sg = tanog sinrg + tansg cosrg ( 8) 將og = -5°、lsg =-6°、rg =r =60.05&#

9、176; 代入式（7 ）、(8 )中，得 tan¢og = - tan（-5°）cos60.05°+ tan（-6°）sin60.05°= -0.047所以 ¢og =-2.713° tan¢sg = tan（-5°）sin59.87°+ tan（-6°）cos60.05°= -0.128所以 ¢sg = - 7.310°再將¢og = -2.713°、¢sg = -7.31°代入式( 6 )，得 tana¢

10、;o = - tan（-2.715°）cos2（- 7.31°）= 0.047所以a¢o =2.669°，可以滿足切削要求。刀槽副后角a¢og a¢o ，故a¢og =2.669°，取a¢og =3°。綜合上述計算結(jié)果，可以歸納出：車刀的幾何角度 o= 15°ao = 4.946° kr =90°k¢r = 30° ls= -6°a¢o =2.669° 刀槽的幾何角度 og= -5°、og= 5°

11、 krg =90°k¢rg = 7.5°lsg= -6°a¢og =3°(8) 計算銑制刀槽時需要的角度計算刀槽最大負(fù)前角gg及其方位角gg。將og= -5°、lsg= -6°代入 tangg = -，得 tangg = - = - 0.137 gg = -7.79°(-7°4713)將og= -5°、lsg= -6°代入tangg = tan(og)/tan(lsg)，得 tangg = tan(-5°)/tan(-6°) = 0.382 gg = 39

12、.77°(39°4626)計算刀槽切深剖面前角pg和進(jìn)給剖面前角fg 。將og= -5°、lsg= -6°，kr =90°代入式( 7 ) 和式(8 )，可得tanpg = tan（-5°）cos90°+ tan（-6°）sin90°= -0.105 tanfg = tan（-5°）sin90°- tan（-6°）cos90°= -0.087所以 pg = -6 fg = -5 (9)選擇刀桿材料和尺寸。選擇刀桿材料。選用45號鋼為刀桿材料，熱處理硬度為HRC384

13、5，發(fā)黑處理。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。按照文獻(xiàn)5表2.37，并考慮到為提高刀桿強(qiáng)度，選取刀桿截面尺寸B×H=20×25(mm2) 。 由于切削深度ap=3mm，進(jìn)給量f= 0.5mm/r，可以不必校驗(yàn)刀桿強(qiáng)度。 選擇刀桿長度尺寸。參照本章2.5.1.3節(jié)刀桿長度尺寸選擇原則，選取的刀桿長度為150mm。(10)選擇偏心銷及其相關(guān)尺寸。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。選擇偏心銷直徑dc和偏心量。偏心銷直徑可用文獻(xiàn)5式（2.1)求出，即 dc = d1 -（0.20.4）mm前面已經(jīng)選定d1 =2.6mm，取括號內(nèi)最大數(shù)值0.4 mm，則 dc = 3.81- 0.4 =3.41mm偏心量可用下式求出，即e 為計算方便，取1 =2 = 0.13，dc = d2，=1，則由文獻(xiàn)5式（2.2）得e0.13dc =0.13×3.41=0.4433mm，取e =0.45 mm 。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。計算偏心銷轉(zhuǎn)軸孔中心在刀槽前刀面上的位置。根據(jù)前面已經(jīng)選