金属切削刀具课程设计
机电工程学院
机械设计制造及其自动化专业
课程设计说明书
题 目: 楔销式75°机夹不重磨车刀 学生姓名、学号: 专业班级:
指导教师: 完成日期:
机电工程学院
目 录
第1章 设计任务 ........................................................................................................................... 1 第2章 设计步骤 ........................................................................................................................... 2
2.1选择刀片夹固结构 .......................................................................................................... 2 2.2选择刀片材料 .................................................................................................................. 2 2.3选择车刀合理角度 .......................................................................................................... 2 2.4选择切削用量 .................................................................................................................. 2 2.5选择刀片型号和尺寸 ...................................................................................................... 3 2.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸 ...................................................................................... 4 2.7计算刀槽角度 .................................................................................................................. 4 2.8计算铣制刀槽时需要的角度 .......................................................................................... 7 2.9选择刀杆材料和尺寸 ...................................................................................................... 8
第1章 设计任务
第2章 设计步骤
设计题目:
楔销式75°机夹式不重磨车刀
工件:40Cr,调质,σb75,HB241~286阶梯轴粗加工,Ra6.3
机床:C620
推荐:V75 ap=5 f0.4~0.5 2.1选择刀片夹固结构
按要求选择楔销式夹固结构。 2.2选择刀片材料
由原始条件给定:被加工工件材料为40Cr,按照硬质合金的选用原则,查表可知选择刀片材料为YT14。 2.3选择车刀合理角度
根据车刀合理几何参数的选择原则,并考虑到可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=5°; 3)主偏角r=75°; 4)刃倾角s=-5°。
后角o的实际数值以及副后角o'和副偏角Kr'在计算刀槽角度时,经校验后确定。 2.4选择切削用量
根据切削用量的选择原则,查表及按照推荐值确定切削用量为: 背吃刀量ap=5mm;
进给量f0.4mm/r; 切削速度V=75m/min; 2.5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楔销式,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=75,根据硬质合金可转位刀片的选择原则,
2
在这里选用正方形刀片。
3)选择刀片精度等级:根据刀片的精度等级的选择原则,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ap=5mm,Kr=75,s=-5将ap,Kr,s的值代入到下式中,可求出刀刃的实际参加工作长度为
Lse=
ap
sinkrcoss
=
5
=5.196mm
sin75cos(-5)
则所选用的刀片长度L应为
L>1.5Lse=1.55.196mm=7.794mm
因为是正方形刀片,所以
L=d>7.794mm
5)选择刀片的厚度s: 根据已选定的ap=5mm,f=0.4mm/r,利用图1-1刀具厚度的诺模图选择刀片厚度s>4.8mm。
6)选择刀尖圆角半径r: 根据已选定的ap=5mm,f=0.4mm/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=0.7mm。
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,根据已知的原始条件,选用A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:SNUM150608A4,其具体尺寸为
L=d=15.875mm;s=6.35mm;d1=6.35mm;m=2.956mm;r=0.8mm;
刀片刀尖角b=90o;刀片刃倾角sb=0o;法后角nb=0o;断屑槽宽n=4mm;取法前角nb=20o。
图1-1 选择刀片厚度的诺模图 图1-2 选择刀尖角半径的诺模图
2.6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,正方形,中心有孔。查表选正方形双面沉孔刀垫,其型号为:S15A,其尺寸为:长度L=14.88mm,厚度S=4.76mm,中心孔直径d1=7.1mm。材料为YG8。 2.7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。 刀槽角度计算步骤是: 1)刀槽主偏角krg,krg=kr=75
2)刀槽刃倾角sg,sg=s=-5
3)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 tanog故og5
4)验算车刀后角o ,车刀后角o的验算公式为
tan15tan20cos(5)
80.0887
1tan15tan20cos(5)
tano
当nb=0时,则上公式成为
(tannbtanogcoss)coss
1tannbtanogcoss
tanotanogcos2s
将og=-o=-5,s=-5代入上面的式子,得 tanotan(5)cos2(5)0.08682 则o=4.96
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=4.96,取og=5。
5)刀槽副偏角k'rg 因为k'rg=kr'=180-kr-r 而rgr,krgkr,式中r为刀尖角, 所以krg'=180-krg-rg=180krr 车刀刀尖角r的计算公式为
cotr[cottanogsins]coss
当b=90时,将og=-5,s=-5代入到上式,得
cosrtan(5)sin(5)cos(5)0.00759
则r=90.43°
故rgr1807590.4314.57取rg14.57 6)验算车刀副后角o'车刀副后角o'的验算公式为
tano
'
(tannbtan'ogcos'sg)cos'sg
1tannbtan'ogcos'sg
当nb=0时,上式就成为
tano'tan'ogcos2'sg
而 tan'ogtanogcosrg
tasng sirng
tan'sgtanogsinrgtansgcosrg
将og=-5°,sgs5,rgr90.70代入上面两个式子得
tanog'=-tan(-5)cos90.70+tan(-5)sin90.70=-0.08854
即可得og'=5.06°
tan'sg=tan(-5)sin90.70+tan(-5)cos90.70=0.08642
即可得sg'=4.94o
再将sg'=4.94,og'=5.06代入tano'tan'ogcos2'sg得
tan'otan(4.94)cos2(5.06)=0.08576
即可得o'=4.90
可以满足切削要求。
而刀槽副后角'ogo',故og'=5,取og'=5 综合上述计算结果,可以归纳出车刀的几何角度
o=15,o=4.96,kr=75,r14.57,s=5,o'=4.9,
'
刀槽的几何角度
og=-5°,og=5,krg=75,k'rg=14.57,sg=5,'og=5
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。
1)计算刀槽最大负前角gg及其方位角gg当用预制斜铁铣制刀槽时,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
tangg将og=-5,sgs-5,代入即可得
22
tangg-tan(-5)tan(-5)-0.124
即gg=7.07°
刀槽最大负前角gg所在剖面的方位角gg的计算公式为
tanggtanog/tansg
将og=-5,sgs-5代入得
tangg
tan(-5)
1
tan(-5)
即gg=45
2)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1-5),需要计算出刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg。
刀槽切深剖面前角pg的计算公式为
tanpgtanogcoskrgtansgsinkrg (1)
刀槽进给剖面前角fg的计算公式为
tanfgtanogsinkrgtansgcoskrg (2)
将og=-5,sgs-5,krg=75代入(1)(2)式中,可得 pg=-6.1 fg=-3.5
2.9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38~45HRC,发黑处理。 2)选择刀杆尺寸
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,并考虑到为提高刀杆的强度,选用刀杆截面尺寸BH=2025mm2。
由于背吃刀量ap=5mm,进给量f=0.4mm/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,查表选取刀杆长度为150mm。
东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书
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,2011
[2]刘华明.金属切削刀具设计简明手册.北京:机械工业出版社,2006
[3]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
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