第五章专用刀具设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造装备设计,第 五 章,专用刀具设计,第一节 成形车刀设计,一、成形车刀的特点：,成形车刀是一种在卧式车床、自动车床上加工,回转体成形表面,的专用刀具，其刃形是根据,零件的廓形,设计的。它具有如下特点：,(1),生产率高 成形车刀一次切出成形表面，有很高的生产率。故在零件的成批大量生产中，得到,广泛,的使用。,(2),加工质量稳定 使用成形车刀进行切削加工，由于零件的成形表面主要取决于刀具切削刃的形状和制造精度，所以它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的,一致性,和,互换性,。一般加工后零件的精度等级可达,IT10,IT8,，表面粗糙度值可达,Ra6,3,3.2m,。,(3),刀具寿命长 重磨次数多，,总的,使用寿命长。,(4),刀具制造较为,复杂,，成本高。切削刃工作长度过长时，易产生,振动,。故,单件、小批生产不宜使用,成形车刀。,二、成形车刀的类型,1.,按进给方向的不同分为,（,1,）径向进给,成形车刀：切削刃沿工件半径方向同时切入，切削行程短，生产率高。,（,2,）,切向进给,成形车刀：切削刃沿工件加工表面切向切入。切削刃逐渐切入和切离工件的，切削力小，工作平稳。切削行程长，生产率较低。,（,3,）,斜向进给,成形车刀：,进给方向与工件轴线不垂直。,径向成形车刀,切向进给和斜向进给形成车刀,2.,按外形与结构不同分为,（,1,）平体成形车刀：除切削刃为成形刀刃外，结构和普通车刀相同，用于加工简单的成形表面，如铲齿、车螺纹和车圆弧等。,（,2,）棱体成形车刀：外形是棱柱体，刀具刚性也好，重磨次数多，使用寿命长。但只能用来加工外成形表面。,（,3,）圆体成形车刀：其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布，与以上两种成形车刀相比，,制造方便,，允许重磨次数多。既可用来加工,外成形表,面，又可用来加工,内成形表面,，,使用比较普遍,，但加工精度与刚性低于棱体成形车刀。,平体 棱体 圆体,成形车刀的前角和后角,成形车刀切削刃形状较复杂，考虑测量和重磨方便，前角和后角都不在正交平面内测量，规定在刀具的,假定工作平面,(,垂直于工件轴线的断面,),内测量，并以切削刃上,最外缘与工件中心等高点,(,图中的,1,点，该点称为成形车刀的基点,),处的,假定工作前角,和,假定工作后角,作为标注值。,一、前角和后角的形成,（一）棱体成形车刀,将棱体成形车刀前面,重磨成,f,+,f,的斜面。,安装时,，将成形车刀的基准点与工件中心等高，并使后面与垂直方向倾斜一个,f,，这样便可得到要求的,名义前、后角。,距工件中心越远，,前角越小、后角越大。,（二）圆体成形车刀,(1),将圆体成形车刀前面刃磨成比刀具中心,o,0,低一个,h,距离。,(2),安装时，将切削刃最外一点与工件中心,o,等高，将,o,0,高于工件中心,o,一个距离,H,，即可得到要求的名义前角、后角。,式中,R,圆形成形,车刀轮廓的,最大,半径（,mm,）,成形车刀的前角,f,和后角,f,数值不仅影响刀具的,切削性能,，还影响加工零件的,廓形精,度，所以在制造、重磨合安装时，,不允许,任意变动。,圆体成形,车刀重磨前面时，,必须保持,h,不变,。,圆体成形,车刀：,f,=10,12,；,棱体成形,车刀,:,f,=12,15,.,二、切削刃上任一点处主剖面内的后角,成形车刀后面与加工表面之间的摩擦程度随切削刃上各点主后角,o,大小而异。为使刀具能顺利切削，需分析切削刃形状对,o,的影响。,成形车刀切削刃上各点,主后角,o,与侧后角,f,的换算方法和普通车刀相同。,式中 是切削刃上任意点,x,的主切削刃平面与假定工作平面夹角。当,fx,愈小，,ox,也愈小。如某段切削刃与工件轴线垂直，则,K,rx,=0,，,ox,=0,，使该处后面紧贴加工后面,无法切削,，所以利用公式,校验,主后角,o,，保证,最小主后角,ox,2,3,。,如果,ox,=0,，使该处后面紧贴加工后面而无法切削，则需采取,措施,：,1,）在不影响零件的使用性能前提下，改变零件的,廓形,，使,K,rx,0,，保证,ox,2,3,。,2,）在,K,rx,=0,的切削刃段的后面,磨出凹槽,，只保留,0.3mm,0.5mm,的一段狭窄棱面，减小摩擦面积。,a),改变轮廓,b),磨出凹槽,c),作出侧隙角,d),斜装成形车刀,e),螺旋面成形车刀,a),改变轮廓,b),磨出凹槽,c),作出侧隙角,d),斜装成形车刀,e),螺旋面成形车刀,3,）将,K,rx,=O,的刃段磨出,副偏角,rx,=2,3,可使摩擦大为减少。同样不改变工件的廓形，普遍采用。,4,）采用,斜向,进给成形车刀，以形成,K,rx,7,，使,ox,2,3,。,5,）采用,螺旋体,成形车刀，将圆体成形车刀各段切削刃的后面制成螺旋面，使,K,rx,=0,处的后面与加工表面形成一定间隙，使,ox,2,3,。,结构复杂，制造麻烦，较少采用。,成形车刀的廓形设计,一、,廓,形设计概念,成形车刀的,廓,形设计，就要由,零件的廓形,来确定,刀具的廓形,。零件的廓形，是指零件在轴向平面内的形状与尺寸，包括深度、宽度和圆弧等。成形车刀的,廓,形是指切削刃在垂直于后面的平面上投影形成的形状。在这个平面内成形车刀的,廓,形容易制造和测量。,因成形车刀的,f,0,、,f,0,，使棱体与圆体成形车刀廓形深度,P,工件廓形深度,T,，因此，刀具的廓形不重合于零件的廓形而产生了畸变。一般,刀具,的廓形,宽度,与,零件,廓形,宽度,相同,。因此，成形车刀廓形设计的主要内容是根据零件的廓形深度,T,和成形车刀的前角,f,、后角,f,修正计算成形车刀的廓形深度,P,和与它相关的尺寸。,二、成形车刀,廓,形设计,成形车刀,廓,形设计的方法有：作图法、计算法和查表法三种。,作图法：,简单、清晰和直观，但精度偏低。另外，作图法的精度主要取决于作图时的放大比例与作图的准确程度。,计算法：,能达到很高的精度也比较迅速。,查表法：,简单、较迅速，但精度不及计算法，很少使用。,目前，成形车刀设计常用计算法计算，作图法校验。,（一）作图法：已知零件廓性、,刀具的前角,f,和后角,f,、圆体成形车刀的,廓,形的最大半径,R=D/2,，找出切削刃在,垂直于后面,的平面上投影廓形。,（二）计算法：,1,）棱体成形车刀,2,）圆形成形车刀,三、,成,形车刀的附加切削刃,成形车刀两侧超出零件廓形宽度的部分。其一侧用于倒角或修光端面；另一侧用于切断预加工。此外，有了两侧附加切削刃，可增大切削刃两侧尖角处强度。成形车刀的总宽度是零件廓形宽度与两侧附加刀刃宽度之和。总宽不应过宽，否则,引起振动,，一般超越量为,0.5mm,。,附加切削刃的偏角,K,r,和,K,r1,一,般为,15,20,，如工件端面有倒角，,K,r1,等于,倒角的角度。,附加切削刃的切断预加工深度,a,p,不大于零件的最大廓形深度,a,pmax,.,四、,成,形车刀其他部分设计简述,1.,双曲线误差,加工圆锥表面时产生的双曲线误差,a),用棱形车刀加工,b),用圆形车刀加工,2.,成形车刀的装夹及结构尺寸,成形车刀的装夹正确与否，不仅影响刀具的切削性能，还影响加工工件的形状精度。需在专用刀夹上。,成形车刀的夹装,a),棱形成形车刀,b),圆形车刀,圆形刀刀夹结构,3.,成形车刀廓形尺寸公差,成形车刀廓形尺寸公差一般为对应零件廓形尺寸公差的,1/2,1/3,。但不小于,+0.01mm,和,-0.01mm.,4.,成形车刀样板,成形车刀廓形一般用样板来控制和检验。,棱形成形车刀设计图,成形车刀样板设计图,棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准，安装在燕尾槽内。刀具燕尾的后平面,K-K,是固定基准，安装时将刀体竖立井倾斜,f,角通过调整刀夹下端的螺钉，将切削刃上计算基准点,1,与工件中心等高，然后用螺栓夹紧。下端螺钉除了能承担部分切削力外，还能增强刀具的性。,圆体成形车刀是以圆柱孔作为定位基准面，套装在刀夹的螺杆上。圆体成形车刀用销子与齿盘连接，齿盘与扇形板利用端面齿啮合，扇形板与蜗杆啮合，然后利用螺帽将成形车刀连同芯轴及其它零件拧紧在刀夹上。当调整圆体成形车刀基准点位置的高度时，松开螺帽，转动齿盘，使之相对扇形板上的齿纹错位，达到粗调；转动安装在刀夹孔内的蜗杆使扇形匠、齿盘以及圆体成形车刀一起转动，达到精调。利用刀夹两侧调节螺钉调整成形车刀轴线。,