哈工大机械制造技术基础-可转位车刀设计.docx
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哈尔滨工业大学机械制造技术基础
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:
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,
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,
主偏角:
,工艺系统刚度良好,故采用正方形刀片,主偏角,
副偏角,副后角:
计算刀槽角度时经校验确定,
刃倾角:
为了获得大于0的后角及大于0的副刃后角,取刃倾角,
后角的实际数值及副刃后角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,进给量,可以由公式
求得速度。
式中各数据由参考文献[1]表3.23:
,,,。
由于可转为车刀更换较为方便,因此在设计时将寿命设为,由此估计切削速度选为。
根据参考文献[1]表3.22,半精车时,背吃刀量,进给量,刀尖圆弧半径。
采用相同方法,估算切削速度为。
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,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,主偏角,刃倾角,将,,代入下式可得刀刃的实际参加工作长
令刀片的刃口长度(即边长),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,进给量及参考文献[2]选择刀片厚度的诺莫图图2.3,求得刀片厚度。
6、选择刀尖圆弧半径
根据已选择的背吃刀量,进给量及参考文献[2]选择刀尖圆角半径的诺模图2.4,求得连续切削时。
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:
,,,,刀片刀尖角,刀片刃倾角法前角,法后角。
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,厚度,中心孔直径,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
2、刀槽刃倾角
3、刀槽前角
将,,代入下式
可以求得,
4、验算车刀后角
车刀后角的验算公式为:
将,,代入上式,
可以求得,
则计算得。
而刀杆后角
5、刀槽副偏角
,
可以得到,
车刀刀尖角的计算公式为
当时,上式变为
将,代入上式得
故
取
6、验算车刀副后角
车刀副后角的验算公式为:
当时
将,,代入上式
可以得到,
,
再将代入
可以得到,
满足切削要求。
取刀槽副后角,
综上,可以归纳出:
车刀的几何角度:
,,,,,
刀槽的几何角度:
,,,,,
八、计算铣制刀槽时所需的角度
1、计算刀槽最大副前角及其方位角
将,代入下式
可以得到,
将,代入下式
可以得到,
2、计算刀槽切深剖面前角和进给剖面前角
将,,代入下式
可以得到,
,
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:
⑴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:
20×25(mm)由于切削深度及进给量太小,故强度足够,不必校核。
⑵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。
压板:
另行设计加工。
十一、绘制车刀结构简图
手绘
参考文献
[1]李旦,韩荣第,巩亚东,陈明君《机械制造技术基础》哈尔滨工业大学出版社.2009.2
[2]王娜君《机械制造技术基础课程补充材料》2010.3
[3]袁长良《机械制造工艺装备设计手册》中国计量出版社;1992.1
[4]陆剑中,孙家宁《金属切削原理与刀具》机械工业出版社;2005.3
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