金属切削刀具课程设计拉垫式可转位车刀

实践教学环节设计名称金属切削与机床课程代码060468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： 拉垫式可转位车刀 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22.1选择刀片夹固结构22.2选择刀片材料22.3选择车道合理角度22.4选择切削用量22.5选择刀片型号和尺寸32.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸42.7计算刀槽角度42.8计算铣制刀槽时需要的角度72.9选择刀杆材料和尺寸8参考文献9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第1章 设计任务1设计目的：金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及机床”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 能够针对工艺条件，设计满足特定需求的金属切削刀具，并能够在设计环节中综合考虑技术、经济、安全等相互制约条件；(2) 能够针对工程问题，利用计算机辅助功能，建立刀具结构的三维实体模型，加快产品开发设计的速度和准确性； (3) 设计中，强化遵循国家标准的意识，学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：根据指定的工艺条件，完成成形车刀的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、三维实体模型：1、设计说明书一份；2、硬质合金可转位车刀结构图（A3）；3、可转位车刀刀杆零件图（A3）；4、硬质合金可转位车刀三维结构图；第2章 设计步骤设计题目：拉垫式可转位车刀工件材料：45钢 机床：C620 推荐数据：=100180m/min,=15mm,=0.21mm/r2.1选择刀片夹固结构考虑到加工在C620卧式车床上进行，且属于连续切削，参照表2.1典型刀片加固结构简图和特点，采用拉垫式夹固结构。2.2选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为45钢，连续切削，按照硬质合金的选用原则，查教材机械制造基础可知选择刀片材料为YT14。2.3选择车道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=13°；2） 后角=7°；3） 主偏角=75°；4）刃倾角= -5°；后角的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。2.4选择切削用量背吃刀量=4mm；进给量=0.5mm/r；切削速度=110m/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拉垫式，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=75，根据刀片形状选择原则，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（常用等级）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=4mm，=75，=-5将，的值代入到下式中，可求出刀刃的实际参加工作长度为= =4.16mm则所选用的刀片长度L应为>1.5=1.54.16mm=6.24mm因为是正方形刀片，所以=>6.24mm。5)选择刀片的厚度： 根据已选定的=4mm，=0.5mm/r，利用图1-1刀具厚度的诺模图选择厚度>4.5mm。6）选择刀尖圆角半径： 根据已选定的=4mm，=0.5mm/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=1.2mm。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：SNUM150612-A4，其具体尺寸为=15.875mm； =6.35； =6.35mm； m=2.79mm； =1.2mm；刀片刀尖角=90o；刀片刃倾角=0o；法后角=0o；断屑槽宽=4mm；取法前角=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。选择正方形双面沉头刀垫，其型号为：S15B，其尺寸为：长度=14.88mm，厚度=4.76mm，中心孔直径=7.6mm。材料为YG8。2.7计算刀槽角度刀槽角度计算步骤是：1）刀槽主偏角，=752）刀槽刃倾角，= -53）刀槽前角，将=13°， =20°， = -5°带入公式得： = -0.124则=-6.8°，取=-7°。4）验算车刀后角 ，车刀后角的验算公式为tan=当=0时，则上公式成为将=-=-7，=-5代入上面的式子，得则=6.96与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角, 取=7。5）刀槽副偏角 因为=而，式中为刀尖角，所以=180-=车刀刀尖角的计算公式为当=90时，式变为： 将=-7°，=-5°带入公式得， 则=90.61 故 取6）验算车刀副后角 车刀副后角的验算公式为当=0时，上式就成为而 将=-7°，90.61代入上面两个式子得=-tan（-7）cos90.61+tan（-5）sin90.61=0.0888即可得=5.07o=tan（-7）sin90.61+tan（-5）cos90.61=0.122即可得=6.95o再将=5.07，=6.95代入得=0087即可得=4.97可以满足切削要求。而刀槽副后角，故=4.97，取=5综合上述计算结果，可以归纳出车刀的几何角度=13，=6.96，=75，=5，=4.97，刀槽的几何角度=-7°，=7，=75，=14.4，=5，=52.8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。图 1-4 用预制斜铁铣制刀槽示意图1）计算刀槽最大负前角及其方位角当用预制斜铁铣制刀槽时(见图1-4)，需要计算出刀槽最大负前角及其方位角。刀槽最大负前角得计算公式为将=-7°，代入即可得即=8.57o刀槽最大负前角所在剖面的方位角的计算公式为将=-7°，代入得即=54.532) 计算刀槽切深剖面前角和进给剖面前角。 刀槽切深剖面前角的计算公式为 （1） 刀槽进给剖面前角的计算公式为 （2）将=-7°，=75°代入（1）（2）式中，可得tan=-0.1163, tan=-0.096, 所以 ，=-6.63° =-5.48°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HRC3845HRC，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，参考国标，并考虑到为提高刀杆的强度，选用刀杆截面尺寸=2525（mm）。由于背吃刀量=4mm，进给量=0.5mm/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，按标准选取刀杆长度为150mm。 参考文献 1胡黄卿主编.金属切削原理与机床.第三版.北京：化学工业出版社，2012 2聂建武主编.金属切削与机床.西安：西安电子科技大学出版社，20063陆剑中，孙家宁主编.金属切削原理与刀具.第三版.北京: 机械工业出版社,20054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,200010