毕业论文-焊接内孔车刀的设计.doc

焊接内孔车刀的设计湖南工业职业技术学院论文题目：焊接内孔车刀的设计系 部： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 摘要刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。车孔是常用的加工方法，精度等级可达IT7IT8，表面粗糙度6.30.8m。刀具的分类有多种，如车刀、刨刀、镗刀、铣刀、拉刀、铰刀等。车孔刀的种类很多，按孔的结构，可分为通孔车刀和盲孔车刀；焊接内孔车刀是孔加工中不可缺少的重要刀具，在实际生产中得到广泛应用。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石结合各方面的因素如：刀头的设计、刀杆的设计与计算及刀杆、刀片材料的选择等使所设计的焊接内孔车刀达到设计要求，保证其所加工的零件达到精度要求，并提高刀具的加工效率是本次设计的主要内容。车内孔时为达到精度要求应用两把车刀：粗车刀和精车刀。通过设计这两把刀来达到所车孔的要求。关键词： 刀头材料 刀头角度 刀杆长度目录绪论3第一章 焊接内孔车刀的整体布局61.1 概述61.2零件图分析61.3刀头的设计71.3.1 刀头的结构71.3.2 刀头的角度调整81.4 刀杆的设计与计算81.4.1 刀杆的设计91.4.2 刀杆的计算10第二章 刀具的材料与安装132.1 刀具材料132.1.1 刀具材料应具备的性能132.1.2 常用的刀具材料14 2.2 刀片的选择172.2.1 刀片形状172.2.2 刀具几何角度182.3 刀具的安装与夹紧202.4 刀具使用时的注意事项21结论23参考文献24致谢25绪论刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论是普通机床，还是先进的数控机床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系统(FMC)，都必须依靠刀具才能完成切削加工。刀具的发展对提高生产率和加工质量具有直接影响。刀具材料、刀具结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。而刀具在加工过程中必然是对高速旋转的工件，它是否能保持平衡就显得十分重要。高速加工的使用者要求经过动平衡的切削刀具，以便减少调整刀具平衡的时间，延长刀具使用寿命，改进被加工零件的精度以及增加主轴轴承的寿命。车孔刀的种类很多，按孔的结构，可分为通孔车刀和盲孔车刀；按刀具切削部分的材料，可分高速钢和硬质合金内孔车刀；按刀的结构，可分焊接式、整体式、装配式、可转位式。车孔刀刚性差，切削时易产生振动，所以车孔刀的主偏角选得较大，以减少径向力，车铸铁孔或精镗时一般取=90；而粗车钢件孔时，取=6075，以提高刀具的寿命。调整刀头麻烦，效率低，并对操作工人的技术要求较高，只能用于单件小批生产。但结构简单，制造方便，通用性广，车孔刀适用于孔的粗、精加工。车孔是常用的加工方法，精度等级可达IT7IT8，表面粗糙度6.30.8m。通孔车刀切削部分的几何形状基本上与外圆车刀相似（图3-14a）。为了减小径向切削抗力并防止车孔时振动，主偏角应取得大些，一般在6075之间，副偏角一般为1530。为了防止内孔车刀后刀面和孔壁的摩擦且又不使后角磨的太大，一般内孔车刀磨成两个后角和（图3-14c），其中为612，约为30。1.粗车孔时启动车床，加注充分的切削液，车削基本上与车外圆相同，只是进刀和退刀的方向相反。在粗车时要进行试车削，其横向进给量为径向余量的1/2。车孔余量为5mm，分两次进给。分别取背吃刀量约为2mm、1mm，切削速度约为30m/min(n=400r/min)，进给量约为0.4mm/r。当车刀纵向切削至2mm左右时，纵向快速退刀（横向不动），然后停止车床进行测量。2.精车孔背吃刀量约为0.2mm，切削速度约为60m/min(n=710r/min),进给量约为0.1mm/r，其余加工同粗车。若孔的尺寸不到位，则需微量横向进刀后再次测量，直至车出整个内孔表面。我国机械刀具的发展现状不容乐观，尤其在数控刀具方面我国与世界差距很大。早期出厂的某些加工中心，由于刀库、机械手等质量问题影响主机使用，主轴轴承及转台的精度达不到用户要求。据大连、沈阳多家用户反映，国产数控机床的主要故障大多出在功能部件上，它是影响国产数控机床使用的主要根源。从国产数控机床的开发和使用来看，功能部件急需技术攻关并实现产业化。 随着数控机床向高速、高精、智能、复合、环保方面发展，对数控刀具提出了“高精度、高效率、高可靠性和专门化”的新要求。在调研中，用户对国产数控刀具滞后现象反映相当强烈。国产数控刀具在寿命、可靠性等方面差距明显，无论在品种、性能和质量上都远远不能满足用户要求。由于国产刀具品种少、寿命低，严重影响数控机床效率的发挥。调研企业进口的数控机床，配用大量进口数控刀具，由于价格昂贵，用户不堪负担。据反映，汽车发动机制造业、航空设备制造企业等大量进口数控刀具。据不完全统计，沈阳5家企业年进口数控刀具5千多万元。 近年来，国外切削刀具材料发展迅速，尤其是随着涂层技术的不断发展，金属切除率一直呈直线上升，制造业的生产效率大大提高。切削刀具材料正逐渐向高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工的方向发展。纵观国外驰名的刀具品牌,它们都有一些共同特征,即质量超群、品种齐全、应用领先。厂家自制刀具多采用高温铜焊，焊接温度高，合金刀头应力大，裂纹情况居多。加工时容易产生崩刃，裂纹等破损情况，据统计比例占到50%以上。我们采用了高频低温焊接的工艺，有效的避免了以上情况，焊接裂纹的比例不到2%。 第一章 焊接内孔车刀的整体布局1.1 概述车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。例如，下图示标准高速钢麻花钻的结构。工作部分（刀体）的前端为切削部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。 内孔车刀可做成整体式；为节省刀具材料和增加刀柄强度，也可把高速钢或硬质合金做成较小的刀头，安装在碳钢或合金钢制成的刀柄前端的方孔中，上面用螺钉固定。1.2零件图分析 技术要求 材料：45钢锻件 图11 轴承套零件图图1-1为较为复杂的轴承套零件图，此轴类零件有阶台、内孔、内孔槽组成，在这里我主要设计的是内孔的粗、精车，图中的外圆阶台可用90度外圆刀进行粗精车削，内孔就用所设计的焊接内孔车刀车削，对于图中所要车削的内孔可分为两个过程：粗车孔和精车孔。用粗车刀和精车刀分别车削，在设计粗精车内孔刀时可通过改变刀头主偏角以及副偏角和切削刃的角度来设计精车刀，焊接内孔车刀是由刀头和刀杆组成。刀头，它是刀具的切削部分。我所设计的焊接内孔车刀是CA6140车床上使用的，其刀杆又叫做刀柄，前半部分为圆柱型，后半部分为方柄。可设计刀头不同的角度，以达到加工的目的。焊接内孔车刀的整体图为：1.3刀头的设计1.3.1 刀头的结构通孔车刀刀头，标注角度符号。解：根据要求，绘制刀具如图3-17所示。图3-17 通孔车刀1.画出进给运动方向，画刀具在基面中的投影，取主偏角为75，以明确表明后刀面与副后刀面，主切削刃与副切削刃的位置，标注主、副偏角。2.画出主剖面、副剖面。标注主、副后角；前角。3.画出切削平面（向视图）中的投影，注意放置位置。标注刃倾角。4.标注相应角度数值（此处用符号表示），如图3-17所示。1.3.2 刀头的角度调整通孔车刀切削部分的几何形状基本上与外圆车刀相似。为了减小径向切削力并防止车孔时振动，主偏角应取得大些，一般在6075之间，副偏角一般为1530。为了防止内孔车刀后刀面和孔壁的摩擦且又不使后角磨的太大，一般内孔车刀磨成两个后角和，其中为612，约为30。1.4 刀杆的设计与计算刀具都是由切削部分和刀体两部分组成，前者用来直接参加切削工作，后者用来将刀具正确夹持在机床上 焊接内孔车刀刀具的选择，主要的问题是刀杆的刚性，我所要做的内孔的粗精车是再钻的通孔的条件下车削的，刀杆系统刚性随孔的深径比增加而呈三次方递减，通常焊接内孔车刀刀杆系统刚性比车削和铣削条件低得多。为了保证孔加工精度、改善排屑条件，刀刃结构、刀杆直径和刀杆强度必须给予合理匹配。车刀外形尺寸包括刀杆高度（H ）、宽度（B）及长度L 。刀杆的截面一般为矩形、刀杆高度尺寸受到限制时，为使刀杆具有较高的强度可采用正方形。镗刀杆的工作部分可选用圆截面。刀杆高度尺寸一般受机床刀架高度限制，可按机床中心高度选择。表11 不同机床中心高允许的刀杆截面刀杆截面机 床 中 心 高 (mm)150180200260300350400矩形12201625203020302540方形16202525301.4.1 刀杆的设计表1-2 焊接内孔车刀的装夹方式及用途装夹方式用途用于车通孔用于车阶梯孔用于车盲孔表12根据切削断面选取刀杆截面 刀杆尺寸刀 片 材 料矩 形方 形硬 质 合 金高 速 钢切削断面切削深度切削断面切削深度1016121.531220162.54162520464520302581066254030181397304540251816840605040252512刀杆工作部分一般做圆形，装夹部分一般为长方体，刀杆截面形状为矩形，刀杆高度按机床中心高选择。我所设计的焊接内孔车刀，用于车通孔，结合刀杆的装夹方式和刀杆截面我选择了车通孔、刀杆尺寸为2030的矩形。焊接内孔车刀的刀头与刀杆用两种材料制造。刀头一般用硬质合金，刀体用碳素结构钢（45钢）特点：结构简单紧凑，抗震性能好，并可根据需要进行刃磨。1.4.2 刀杆的计算焊接内孔车刀刀具的选择，主要的问题是刀杆的刚性，刀杆的强度，应力，扭转应力，剪切应力等都考虑。在切削过程中产生的切削力大小相等，方向相反地作用在刀具、工件、夹具和机床上。由图14可知，总切削合力Fr可分解为三个力。 图14 切削力的分解 （1）主切削力Fz垂直于基面，与切削速度方向一致，所以又称切向力。在切削加工中，主切削力所消耗的功最多，所以它是计算机床功率、刀杆和刀片强度以及夹具设计、选择切削用量等的主要依据。（2）径向力Fy 在基面内，并与进给方向相垂直，也叫背向力。在车削外圆时，径向力使工件在水平面内弯曲。它会影响工件的形状精度，而且容易引起振动。（3）轴向力Fx 在基面内，它与进给方向相平行，也叫进给力。轴向力是校核机床进给机构强度的主要依据。若刀具未加紧，会因轴向力大而引起偏转；若工件未加紧，会因轴向力大而将工件向卡盘方向推入。零件图11的材料是钢件，刀杆的截面形状为圆形，尺寸为半径25mm，焊接内孔车刀的被吃刀量p 为1mm，进给量f为0.1 mm/r，计算其扭矩强度 设轴在转矩T的作用下，产生剪应力，对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为 =T轴所传递的转矩N.mmWt轴的抗扭截面系数mm3P轴所传递的功率kwN轴的转速r/min, 轴的剪应力、许用剪应力，Mpad轴的估算直径mm P=Fz v*10-4/6(kw)=Fz主切削力Nv切削速度m/min加工钢件时：Fz=2000ap f(N)加工铸件时：Fz=1000ap f(N)设刀具在切削工件时的切削速度v为1000m/min，则在切削钢件时轴所传递的功率为 P=Fz v*10-4/6(kw)=(kw) =2000*1000/(60*1000)(kw) =33(kw)加工铸件时轴所传递的功率为P=F v*10-4/6(kw)= (kw) =1000*1000/(60*1000) =16.666(kw) 轴承套的材料为45号钢，设轴的最高转速N为1500转，其直径d为100mm，轴所传递的功率P为3.3kw求其许用应力。由 =得 = =9.55*1000000*1000/(0.2*1000000*1500)=31.83Mpa 由下表可知其在许用应力范围之内。若最高转速为2000转，其他条件不变则其许用应力为23.875Mpa，由下表可知符合要求。 表13 常用材料的T值和C值轴的材料Q235A,20354540Cr,35SiMnT/MPa1220203030404052C13516011813510711898107第二章 刀具的材料与安装2.1 刀具材料刀具切削性能的好坏，主要取决于刀具材料的切削性能的优劣和刀具切削部分的结构与几何参数的选择是否合理。通常所说的刀具材料是指刀具切削部分直接承担金属切除任务的材料，它的性能直接影响刀具的耐用度和生产率的高低、刀具消耗和成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等，是保证刀具高效工作的基本条件。 在金属切削加工中，刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和刀具消耗以及加工成本。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一，特别是对某些难加工材料的切削，刀具材料的选用显得尤为重要。刀具材料的发展在一定程度上推动着金属切削加工技术的进步。2.1.1 刀具材料应具备的性能刀具材料是指刀具切削部分的材料。金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。因此，刀具材料应具备一定的性能。 1. 足够的硬度一般来说，刀具材料的硬度必须高于被切工件材料的硬度，常温硬度要求60HRC以上，除此之外，还必须具备较高的高温硬度（热硬性）和显微硬度（金相组织硬度）2. 高耐磨性和耐热性刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。一般说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好，但材料的耐磨性不单纯取决于材料的硬度，也并非材料越硬耐磨性越高。因为硬度过高，内应力增加，可能会加快表层的破坏，使耐磨性降低。3. 足够的强度和韧性（坚韧性）强度是指抵抗切削力的作用而不至于崩刃或刀杆折断所应具备的性能，一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在断续切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力。强度越高，承受切削抗力的能力越大，刃口崩损的倾向小。4. 良好的导热性刀具材料的导热性用热导率（单位为W/mK）来表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量容易传导出去，从而降低切削部分的温度、减轻刀具磨损。5. 较好的工艺性和经济性为便于加工制造，要求刀具材料有良好的工艺性能，即具有良好的可加工性能、可磨削性、高温塑性、锻造性、焊接性及热处理工艺性等。工艺性能差的材料不宜制造刀具。6. 良好的抗粘接性和化学稳定性 抗粘接性防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘接。化学稳定性指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应。刀具材料的种类繁多，且随着科学技术的发展，新的刀具材料也不断出现，常用刀具材料可分为四大类：工具钢、硬质合金、陶瓷及超硬材料。 2.1.2 常用的刀具材料1 高速钢 碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65% 1.35%的优质高碳钢，常用的有T8A，T10A，T12A等。这种材料的优点是刀具刃磨性好，热塑性好，切削加工性好，价格低廉等。缺点是热处理后变形大，淬透性差，耐热性差，最高切削温度为250左右，主要用于切削速度低于8m/min、加工效率较低的情况，故多用于低速、手动工具，如丝锥、锉刀及手锯条等。2硬质合金 （1） 硬质合金的特点硬质合金中的碳化物（WC，TiC，TaC等）的硬度高、熔点高。碳化物所占的比例越大，硬度越高；碳化物的粒度越小，则碳化物颗粒的总面积越大，而粘结层的厚度减小，即相当于粘结层金属相对减少，使其硬度提高，抗弯强度降低。因此，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都高于高速钢。由于硬质合金具有高的热硬性（可达1000左右），允许切削速度为高速钢的数倍，故目前已成为主要刀具材料之一。但硬质合金抗弯强度较低，脆性大，承受冲击能力较差，制造工艺性较差，刃口不如高速钢锋利。目前国内外已研制出许多新型硬质合金，提高了综合性能。硬质合金的种类 钨钴类（K类）硬质合金 钨钴类硬质合金的硬质相材料是WC，粘结剂是Co。常用牌号有YG3、YG6、YG8等，如YG8中含有金属钴（Co）8%，依此类推。 钨钛钴类（P类）硬质合金 YT类硬质合金的硬质相材料是WC和TiC，粘结剂为Co。常用的牌号有YT5，YT15，YT30等，如YT15中表明含有TiC量15%。 钨钛钽（铌）钴类（M类）硬质合金，主要成分为WC+TiC+TaC（NbC）+Co，常用的牌号有YW1、YW2。YW类硬质合金也叫通用硬质合金，是一种用途广泛的硬质合金。各类硬质合金牌号中，含钴量越多，韧性越好，适用于粗加工；含碳化物量越多，热硬性越高韧性越差，适用于精加工。（2）硬质合金的选用正确选用适当型号的硬质合金，对于发挥其切削性能及经济性等都具有十分重要的意义。 根据加工性质选用粗加工时，切削用量大，切削抗力大，有时还有冲击和振动。这时要求刀具材料具有高的抗弯强度和冲击韧性，应选用含钴量高的硬质合金，如YG8、YT5等。精加工时，要求加工精度较高，表面粗糙度值小、切削量小，切削力也小，切削过程比较平稳，一般情况下的切削速度比较高，要求刀具材料的硬度、耐磨性及耐热性高，以保持刀刃的锋利、平直及稳定的几何形状，应选择含钴（Co）量少的硬质合金，如YG3、YT30等。切削不规则的工件，要求刀具抗冲击能力强，一般应选择含钴量较高的硬质合金，如YG8、YT5等。 根据工件材料选用切削铸铁等脆性材料，一般形成崩碎切屑，切削力和切削热都集中在刀尖附近，切削不平稳，有冲击和振动，要求刀具有较高的抗弯强度、韧性和导热性，宜选用YG类硬质合金。切削钢等塑性材料时，一般形成带状切屑，塑性变形大，摩擦力大，切削温度高，切削过程连续而且平稳，要求刀具材料有较高的硬度、耐磨性和耐热性，宜选用YT类硬质合金。切削不锈钢、高强度钢、高温合金及钛合金等较难加工材料时，由于这类材料的强度高，韧性大，粘附性强，切削力大，切削温度较高，导热性差，另外，不锈钢、钛合金中的Ti元素与刀具之间的亲和作用会加剧刀具的磨损。因而对刀具材料的抗弯强度、韧性及导热性的要求更高，宜选用YG类硬质合金。YW类硬质合金，一般是在YT类中，使用TaC(NbC)代替部分TiC。硬质合金中加入TaC(NbC)后，提高了刀具的抗弯强度和冲击韧度，同时，耐磨性和耐热性也有所提高。这类硬质合金刀具，既可切削加工铸铁和非铁合金材料（如铜、铝合金），也可以加工各类钢料，主要用于加工较难加工材料。轴类零件图11的材料为45钢，它使用何用硬质合金的刀片进行切削。结合硬质合金的选用原则，我选择了硬质合金。 3陶瓷及超硬度刀具材料 （1） 陶瓷 陶瓷有很高的硬度和耐磨性，耐热性高达1200以上，切削速度可比硬质合金提高25倍。化学稳定性好，与金属的亲和力小，抗粘结和抗扩散磨损的能力强。陶瓷的最大缺点：是抗弯强度很低，冲击韧度很差。因此，目前主要用于各种金属材料(钢、铸铁、有色金属等)的精加工和半精加工。 （2） 金刚石具有极高的硬度和耐磨性、耐热性差、强度低、脆性大。一般只适宜作精加工，是磨削硬质合金及高强度、高硬度材料的特效工具。 立方氮化硼可对高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁进行半精加工和精加工。 2.2 刀片的选择2.2.1 刀片形状刀头是刀具加工工件的切削部分，其性能的好坏直接影响加工工件的精度。若刀头的材质较工件还软，则不仅加工不了工件还容易废刀。若刀头的材质和工件相等，则不能保证加工精度。所以，刀头的材料一定要比工件好。此外，刀头的形状也对加工有很大影响。把可转位车刀用机械夹固的方法，装夹在标准的刀杆（或刀体）上。使用时不需要刃磨（或只需稍加修磨），一个刀刃用钝后，只需把夹紧机构松开，把刀片转过一个角度，即可用另一个新的刀刃进行切削。待多角形刀片的各刀刃均已磨钝后，换上新的刀片又可继续使用常见的可转位车刀刀头的形状有正三角形，菱形（45度），正方形。各种刀片形状及其在刀体上的安装位置如图21 菱形刀片 正方形刀片 三角形刀片 图2 1 各种刀片形状及其在刀体上的安装位置 正三边形（T）可用于60、90、93外圆、端面及内孔车刀，由于刀尖角小，强度差，耐用度低，只适用于较小的切削用量。边数增多则刀尖角大，强度提高，且刀片利用率高，但切削径向力也随之增大，刀片工作时可到达的位置受到一定限制。如五边形（P）虽刀尖角为108，强度及耐用度好，但只宜在加工系统刚性较好的情况下使用，且不能同时兼作外圆车刀与端面车刀。四边形（S）刀尖角为90，介于三边形与五边形之间，通用性较广，可进行外圆、端面加工及车孔和倒角。焊接式车刀的硬质合金刀片型号（形状和尺寸）以标准化，由专业硬质合金厂按GB/T5244-1985和GB/T5245-1985标准生产，使用是根据不同用途，选择合适的硬质合金牌号和刀片形状规格。结合各种刀片形状的优缺点我此次设计焊接内孔车刀时选用了菱形的硬质合金刀片。2.2.2 刀具几何角度刀具几何角度是确定刀具切削部分几何形状与切削性能的重要参数，它是由刀面、切削刃及假定参考坐标平面间的夹角所构成的。一、 刀具的主要角度有前角、后角、主偏角 、副偏角、刃倾角、楔角、刀尖角。轴类零件的车削一般分为粗车和精车两个阶段，因此，将使用的车刀分为粗车刀和精车刀两种。1.粗车刀 要求车刀具有足够的强度，能一次车去较多的余量，以适应粗车时切削深、进给快的特点。刀具几何参数如下：1）为了增加刀头强度，前角和后角应选小些，但前角不能过小，否则切削力增大。2）主偏角一般取=75，既不增加吃刀抗力，又能提高刀具强度和改善散热条件，副偏角=4。3）为提高刀头强度，选用刃倾角=-304）选用直线过渡刃=0.52mm，以提高刀尖强度。5）在车削塑性金属时，通常采用在刀具前刀面上制造（或刃磨）断屑槽。2精车刀由于车削时切去的金属较少，因此要求车刀锋利，刀刃平直光洁，刀尖处可磨出修光刃。切削时，必须使切屑流向工件待加工表面，以达到零件的尺寸精度要求和较小的表面粗糙度。刀具几何参数如下：1）前角应选大些，以使车刀锋利，切削变形减小，表面质量提高。磨相应的断屑槽，以增大前角。2）后角也应选大些，减少车刀与工件的摩擦，一般取取812。3）主偏角一般取=90，副偏角=2，或磨修光刃。4）为使切屑排向工件的待加工表面，应选用刃倾角=38二、断屑槽目前，在车削加工中，对切屑的控制通常采用在刀具上制造（或刃磨）断屑槽。常见的断屑槽有直线圆弧型、直线型和圆弧型三种（图22）。不管是哪一种，断屑槽的宽度是断屑槽尺寸中对断屑影响最大的一个参数。切削碳素钢、合金钢、工具钢时，可选用直线形、直线圆弧形断屑槽；切削高塑性材料工件时，如纯铜、不锈钢等可选用圆弧形断屑槽。轴承套类零件图11的材料为45钢，我选择圆弧形断屑槽。a)直线型 b)直线圆弧型 c) 圆弧型 图22 断屑槽的形式三、 合理选择切削用量刀片的主要优点之一是卷屑和断屑性能好，但只是在一定的切削用量范围内。因此使用时必须根据加工条件，合理选择切削用量，使被加工材料、刀具角度和切削用量合理地配合起来，以达到理想的效果。合理选择切削用量，是指在刀具角度选好以后，合理确定背吃刀量、进给量和切削速度，以充分发挥机床和刀具的效能，提高劳动生产率。对1.2节的零件图11的孔进行加工时先用的70钻头钻孔再用焊接内孔车刀的粗车刀选择合适的切削用量、第一步先粗车89mm，长36 mm的孔；第二步粗车109mm，长34 mm的孔，再用焊接内孔精车刀进行精车。半精加工和精加工时首先要保证工件的加工精度和表面质量，同时兼顾必要的刀具耐用度和生产率。所以精加工时切削用量的选择方法是：首先选择切削速度，其次进给量，而背吃刀量是上一工序留下的。（1）背吃刀量 背吃刀量由粗加工或半精加工留下的余量确定，原则上取一次切除的余量数。当使用硬质合金车刀精车时，考虑到刀尖圆弧半径与刃口圆弧半径的挤压和摩擦作用，背吃刀量不宜过小，一般大于0.5mm，而用高速钢刀具时不宜过大，一般小于0.2mm。零件图11精加工时被吃刀量选1mm。（2）进给量 由于半精加工和精加工产生的切削力不大，故增大进给量对加工工艺系统的强度和刚性影响较小，增大进给量主要受到表面粗糙度限制。为了减小工艺系统弹性变形和已加工表面残留面积，一般选用较小的进给量。常取=0.08.3mm/r。零件图11精加工时进给量选0.1 mm/r。（3）切削速度 由于半精加工和精加工所消耗切削功率不大，切削速度主要受刀具耐用度的限制。在保证刀具耐用度的前提下，还要抑制积屑瘤和鳞刺的产生。一般硬质合金刀具应选用较高的切削速度（大于70m/min），而高速钢刀具则应选用较低的切削速度(小于5 m/min)，以避开积屑瘤和鳞刺产生的速度范围。 2.3 刀具的安装与夹紧1.刀头的焊接：刀片镶焊工艺简介 通过加热、熔介焊料，冷却使刀片与刀体结合，较好的焊接方式是高频焊、带焊料的要求是，其熔点应高于切削温度，工作时能保持刀片的结合强度，同时有较好的润湿性及导热性，焊接刀片时一般用工业硼砂作溶剂，保护焊层表面不被氧化，焊接YT合金时，加入一些氟化钾，可改善对合金的润湿性，提高溶剂溶解氟化钛的能力。常用焊料有以下几种;1)铜镍合金或紫铜，它们的熔点约1000-2000摄氏度，可适应切削温度在700-900摄氏度的切削工作或大负荷切削。2）铜锌合金或105焊料，它们的熔点约900-950摄氏度，可适应切削温度在600摄氏度左右的中负荷切削工作。银铜合金或106、107焊料，它们的熔点约820摄氏度，适用于焊接低钴高钛合金，刀片焊接后，应将车刀置于炉中或稻草灰中缓慢冷却，以减少应用。结合图1-1所需要车削的工件，我选择第2种焊接方式。2.内孔车刀的刃磨（1）粗磨前面；（2）粗磨主后面、副后面；（3）精磨前刀面，磨出前角并控制刃倾角；（4）精磨主后面、副后面；修磨刀尖圆弧。3.内孔车刀的安装（1)选择合适的车刀伸出长度。（2)垫片要少而平整，并与刀架边缘对齐。（3)车刀刀尖对准工件中心的方法 主要有顶尖对准法和测量刀尖高度法。（4)保证车刀的实际主偏角粗车台阶时一般取75，精车台阶时，一般为93。（5）车刀的紧固位置正确后，用专用刀架扳手将前后两个螺钉轮换逐个拧紧。刀架扳手不允许加套管，以防损坏螺钉。2.4 刀具使用时的注意事项刀具各部分在设计完成后的安装十分重要。刀具安装时，要特别注意清洁。焊接内孔车刀刀具无论 粗加工还是精加工，在安装和固定的各个环节，都必须注意清洁度。刀柄与机床的装配，刀片的刃磨角度等等，都要擦拭干净，然后再安装或夹紧，切不可马虎从事。 1.安装刀具时应注意以下几点：（1）刀头不宜伸出太长，否则切削时容易产生振动，影响工件加工精度和表面粗糙度。（2）刀尖应与车床主轴中心线等高。车刀装得高于中心，后角减小，前角增大，切削不顺利，会使刀尖崩碎（3）车刀底面的垫片要平整，并尽可能用厚垫片，以减少垫片数量。调整好刀尖高低后，至少要用两个螺钉交替将螺钉拧紧。 2.车孔时还应注意以下问题：（1） 机床运动精度及工艺系统刚性应尽量高。（2） 切削用量要选择合理，一是通过切削用量控制切屑形状，方便排屑，二是注意刀具寿命满足孔加工长度要求。（3） 孔加工关键问题除排屑外，还需很好解决高的切削温度。充分有效的冷却是不可缺少的手段，首选水基切削液冷却。（4） 刃磨内孔车刀时要求切削刃有大的前角，保持切削刃强度的前提下切削刃尽量锋利。（5） 卷屑槽型和刀具刃磨角度要合理，孔的粗加工要求切屑为小的“C”型屑，改善排屑效果。本次设计焊接内孔车刀在车孔时应注意