哈工大机械制造技术基础-可转位车刀设计

哈工大机械制造技术基础-可转位车刀设计

设计题目

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1.6μm，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 0 10 ， 后角 o：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 0 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 ，

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'

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的副刃后角 0'，取刃倾角 s 5 ， 后角 0的实际数值及副刃后角 0'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[1]表3.21，粗车时，背吃刀量ap 4mm，进给量f 0.5mm/r，可以由公式

vc

求得速度。

Cv

Xv

601 mTmapf

yv

Kvc

式中各数据由参考文献[1]表3.23：Cv 189.8，m 0.2，xv 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， ，

s代入下式可得刀刃的实际参加工作长Lse

Lse

ap

sin cos s

4

4.157mm

sin75cos( 5)

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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SPUN150412。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

g 75

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2、刀槽刃倾角 sg

sg s 5

3、刀槽前角 og

将 0 10 ， bn 0 ， s 5 代入下式

tan og

可以求得，

tan 0 tan bn/cos s

tan 0

1 tan 0tan nbcos s

og 10

4、验算车刀后角 0 车刀后角 0的验算公式为：

tan 0

(tan nb tan ogcos s)1 tan nbtan ogcos s

将 og 10 ， s 5 ， nb 11 代入上式， 可以求得，

tan 0 0.01875

则计算得 0 1.07 0 。 而刀杆后角 og 0 6 5、刀槽副偏角

' rg r' 180

rg r， rg r 90

可以得到，

'

rg 180

车刀刀尖角 r的计算公式为

cos r [cos rb (tan og s)2 tan ogsin s]cos s

当 rb 90 时，上式变为

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cos r tan ogsin s cos s

将 og 10 ， s 5 代入上式得 r 89.1

'

故 rg r' 180 75 5 89.1 15.9

取 rg 15.9

'

6、验算车刀副后角 0

'

车刀副后角的验算公式为：

tan 0'

(tan 'nb tan 'ogcos 'og)1 tan 'nbtan 'ogcos' sg

'