1、佳木斯大學机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书（金属切削原理与刀具）题目：楔块式90强力车刀学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：指导教师：完成日期：2013年11月1日佳木斯大学机械工程学院2013年11月实践教学环节课程名称金属切削原理与刀具课程编码佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-II-目录第一章设计要求. 3第二章设计步骤. 4（1）选择刀片夹固结构4（2）选择刀片材料4（3）选择车道合理角度4（4）选择切削用量4（5）选择刀片型号和尺寸5（6）选择硬质合金刀垫型号和尺寸6（7）计算刀槽角度7（8）计算铣制刀槽时需要的角度9（9）
2、选择刀杆材料和尺寸11参考文献. 12佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-3-第一章设计要求设计要求楔块式90强力车刀工件材料：2Cr13 Ra=12.5机床：C620推荐数据：vc=140200m/min,ap=48mm,f=0.50.7mm/r佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-4-第二章设计步骤（1）选择刀片夹固结构按要求选择楔块式夹固结构。（2）选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为2Cr13不锈钢，按照硬质合金的选用原则，查表4-11 1可知选择刀片材料为YG8。（3）选择车道合理角度根据车刀合理几何参数的选择原则，并考虑到可
3、转位车刀几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度：1）前角0 =15；2）后角0 =8；3）主偏角r =90；4）刃倾角s =-6；后角o的实际数值以及副后角o和副偏角rK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的选择原则，查表4-11 1及按照推荐值确定切削用量为：背吃刀量pa =5mm；佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-5-进给量f=0.6mm/r；切削速度Vc=150m/min；（5）选择刀片型号和尺寸1）选择刀片有无中心固定孔：由于刀片夹紧结构已选为压块式，因此应选有中固定孔的刀片。2）选择刀片形状：按选定的主偏角Kr=90，根据硬质合
4、金可转位刀片的选择原则 2，在这里选用三角形刀片。3）选择刀片精度等级：根据刀片的精度等级的选择原则 2，在这里选则U级精度的刀片。4）选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L)：根据已选定的pa =5mm，rK =90，s =-6将pa，rK，s的值代入到下式中，可求出刀刃的实际参加工作长度为seL =sin cospr sak = 5sin90 cos 6 =5.028mm则所选用的刀片长度L应为L1.5Lse=1.55.028mm=7.542mm因为是三角形刀片，所以L= 3d7.542mm；d 3L =4.3545)选择刀片的厚度s：根据已选定的pa =5mm，f=0.6mm/r，利用图1-
5、1刀具厚度的诺模图选择厚度s6.2mm。佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-6-图1-1选择刀片厚度的诺模图图1-2选择刀尖叫半径的诺模图6）选择刀尖圆角半径r：根据已选定的pa =5mm，f=0.6mm/r，利用图1-2选择刀尖圆角半径的诺模图，求得连续切削时的r =1.2mm。7）选择刀片断屑槽形式和尺寸：根据刀片断屑槽形式和尺寸的选择原则 2，根据已知的原始条件，选用V型断屑槽，断屑槽的尺寸再选定刀片型号和尺寸后，即可确定。综合以上几个方面的选择结果，确定选用的刀片的型号是：TNUM270612-V4，其具体尺寸为L= 3d=27.5mm；s=6.35；d=15
6、.875mm；m=22.622mm；r =1.2mm；刀片刀尖角b =60o；刀片刃倾角sb =0o；法后角nb =0o；断屑槽宽n =3mm；取法前角nb =20o。（6）选择硬质合金刀垫型号和尺寸为了承受切削中产生的高温和保护刀体，一般在硬质合金刀片下放置一个刀垫。刀垫材料可用淬硬的高速钢或高碳钢，但最好用硬质合金。硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。该刀选择与刀片形状相同的刀垫，正三角形，中心有孔。查表2.15 3三角形双面沉头刀垫，其型号为：T27A，其尺寸为：d=14.86mm，m=21.120mm，长度L=25.77mm，厚度S=4.76mm，中心孔
7、直径d1=10mm。材料为YG8。佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-7-（7）计算刀槽角度可转位车刀几何角度，刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系如图1-3所示。图1-3可转位车刀几何角度关系（不对）刀槽角度计算步骤是：1）刀槽主偏角rgk，rgk = rk =902）刀槽刃倾角sg，sg = s =-63）刀槽前角og，可转位车刀的刃倾角s较小，所以，og可用下述近似公式计算og =- o =-84）验算车刀后角o，车刀后角o的验算公式为(tan tan cos )costan 1 tan tan cosnb og s so nb og s 当nb =0时，则上公
8、式成为2tan tan coso og s 将og =- o =-8，s =-6代入上面的式子，得佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-8-2tan tan( 8 )cos ( 6 ) 0.139o 则o =7.914与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角og = o故og =7.914，取og =8。5）刀槽副偏角rgk因为rgk = rk =180- rk - r而,rg r rg rk k ，式中r为刀尖角，所以rgk =180- rgk - rg =180 r rk 车刀刀尖角r的计算公式为2cot cot 1 (tan cos ) tan sin co
9、sr b og s og s s 当b =60时，将og =-8，s =-6代入到上式，得 2ocot cot60 1 tan( 8 )cos( 6 ) tan( 8 )sin( 6 )cos( 6 )r 则r =60.53故 180 90 60.53rg rk k =29.47取 30rgk 6）验算车刀副后角o车刀副后角o的验算公式为 (tan tan cos )costan 1 tan tan cosnb og sg sgo nb og sg 当nb =0时，上式就成为 2 tan tan coso og sg 而tan tan cos tan sinog og rg sg rg tan
10、 tan sin tan cossg og rg sg rg 将og = 8 ，6sg s ，rg r 60.53代入上面两个式子得佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-9-tan og =-tan（-8）cos60.53+tan（-6）sin60.53=0.0224即可得og =1.28otan sg =tan（-8）sin60.53+tan（-6）cos60.53=0.1741即可得sg =9.88o再将sg =9.88，og =1.28代入 2 tan tan coso og sg 得tan o 2tan( 1.28 )cos ( 9.88 ) =0.022即可得
11、o =1.25可以满足切削要求。而刀槽副后角 og o ，故og =1.25，取og =2综合上述计算结果，可以归纳出车刀的几何角度o =15，o =7.91，rk =90， 29.47rk ，s =6，o =1.25，刀槽的几何角度og = 8 ，og =8，rgk =90，rgk =30，sg =6，og =2（8）计算铣制刀槽时需要的角度为铣制刀槽，需将刀槽前面水平放置，这就要求把刀杆的基准面倾斜一定的角度，由于铣制刀槽采用的方法不同，则计算铣制刀槽时所需要的角度也不同。图1-4用预制斜铁铣制刀槽示意图佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-10-1）计算刀槽最大负
12、前角gg及其方位角gg当用预制斜铁铣制刀槽时(见图1-4)，需要计算出刀槽最大负前角gg及其方位角gg。刀槽最大负前角gg得计算公式为2 2tan tan tangg og sg 将og = 8 ，6sg s ，代入即可得2 2tan tan ( 8 ) tan ( 6 ) 0.175gg 即gg =9.93o刀槽最大负前角gg所在剖面的方位角gg的计算公式为tan tan /tangg og sg 将og = 8 ，6sg s 代入得tan tan( 8 )/tan( 6 )gg =1.34即gg =53.22)计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg当用双坐标角度垫铁铣制刀槽时（见图1-
13、5），需要计算出刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg。图1-5用双坐标角度垫铁铣制刀槽示意图刀槽切深剖面前角pg的计算公式为tan tan cos tan sinpg og rg sg rgk k （1）佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-11-刀槽进给剖面前角fg的计算公式为tan tan sin tan cosfg og rg sg rgk k （2）将og = 8 ，6sg s ，rgk =90代入（1）（2）式中，可得pg = 6 fg = 8 （9）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3845HRC，发蓝处理。2）选择刀杆
14、尺寸A.选择刀杆截面尺寸因加工使用C620的普通机床，其中心高为200mm，参考表5-3 1，并考虑到为提高刀杆的强度，选用刀杆截面尺寸BH=1625mm2。由于背吃刀量pa =5mm，进给量f=0.6mm/r，可以不必校验刀杆强度。B.选择刀杆长度尺寸根据刀杆长度尺寸选择原则，查表1-14 2选取刀杆长度为140mm。佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-12-参考文献1陆剑中.金属切削原理与刀具.北京:机械工业出版社,20112刘华明.金属切削刀具设计简明手册.北京:机械工业出版社,20063王娜君.金属切削刀具课程设计指导书.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000
