哈工大机械制造技术基础

1、设计题目组题二(2)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 1.6 m,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

2、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 o 10，后角。：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 °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，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o'，取刃倾角s 5 ,后角o的实际数值及副刃后角o'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.

3、21，粗车时，背吃刀量ap4mm，进给量0.5mm / r,可以由公式Cv601 mTm XvapKvc求得速度。式中各数据由参考文献1表3.23： Cv189.8，m 0.2，x 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

4、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LseLseap44.157mmssincossin 75cos( 5)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

5、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

6、.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 nb11。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d15.4mm，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 krg752、刀槽刃倾角sgsg s 53、刀槽前角og0 10，bn5代入下式ta nogtan 0 tan bn

7、 / cos stan 0tan 0 tan nb cos s可以求得,og 104、验算车刀后角车刀后角 0的验算公式为:ta n(tan nb tan °g cos s) tan nb tan °g cos s将 og 10nb11代入上式,可以求得,tan0.01875则计算得01.07而刀杆后角og 05、刀槽副偏角rg180rgrg r 90可以得到,rg180车刀刀尖角r的计算公式为cos r cos rb1 (tan og s)2 tan °g sin s cos srb90时，上式变为cos r tan og sin s cos sog10， s5

8、代入上式得r 89.1rgr 1807589.115.9rg15.96、验算车刀副后角车刀副后角的验算公式为:tan(ta nnb tan og cos og )1 tan nb tan °g cos sg当nb 0tan °tan og cos sgtan og costan ogtan og tan og sinrgtan sg sin rg将 og10，sgs5，rgr89.1代入上式可以得到，1og5.09，og 3.04再将og5.09og 3.04代入tan1 1 10tan og cos sgrg tan sg sin rg可以得到，o' 4.97满足

9、切削要求。取刀槽副后角 og'o' 5，综上，可以归纳出： 车刀的几何角度：010，o6，75，r159 ，s5 ，o4.97刀槽的几何角度：og10，og6，rg75 ，rg15.9 ，sg5 ，1og5八、计算铳制刀槽时所需的角度将 og 10，sgs 5代入下式tan ggi 22-Jta nog tan sg可以得到,gg11.14将 og 10，sg5代入下式tan ggtan ogtan sg可以得到,gg63.612、计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg将 og 10， sg 5 ，75代入下式tan pgta nog COSogtan sg sin rgt

10、an fgta nog sinogtan sg cos rg可以得到,pg 3.23 ，fg2.48九、选择刀杆材料和尺寸1、选择刀杆材料：为保证刀杆强度，增加刀杆使用寿命，刀杆材料一般可用中碳钢， 采用45号钢，热处理硬度为 HRC38-45，发黑处理。2、选择刀杆尺寸：选择刀杆截面尺寸：车床中心高度为 220mm，根据机械制造技术基础课程补 充资料表2.37,选取截面尺寸为：20X25(mm)由于切削深度及进给量太小，故强度足 够，不必校核。选择刀杆长度尺寸：参照机械制造技术基础课程补充资料2.5.1.3刀杆长度选择原则，选取刀杆长度为 150mm。十、设计上压式结构沉头螺钉选择：由刀垫孔直径为5.4mm，定做开槽盘头螺钉，以适应刀垫要求，长度初定为15mm。压紧螺钉选择：选择 M6 的圆头螺钉紧固，长度初选为 25mm 。