金属切屑刀具设计圆体成形车刀棱体成形车刀圆拉刀的设计.docx
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金属切屑刀具设计圆体成形车刀棱体成形车刀圆拉刀的设计
湖南工学院
金属切屑刀具课程设计说明书
题目圆体成形车刀、棱体成形车刀和圆拉刀的设计
专业级班
姓名学号
指导老师职称
20**年6月12日
圆体成形车刀设计
设计说明及计算
备注
设计课题:
工件如下图所示,材料为σb=0.65GPa碳钢棒料,成形表面粗糙度为Ra3.2um,在C1336型单轴自动车床上加工。
要求设计圆体成形车刀。
设计步骤如下:
1)选择刀具材料
查高速钢牌号及用途表,选用普通高速钢W18Cr4V制造。
2)选择前角γf及后角αf
根据材料的力学性能,查成形车刀的前角和后角表得:
γf=10°,αf=12°。
3)画出刀具廓形(包括附加刃)计算图如下
取kr=20°,a=2mm,b=1.5mm,c=5mm,d=1mm。
标出工作廓形各组成点1-12。
以0-0线(通过9-10段切削刃)为基准(以便于对刀),计算出1-12各点处的计算半径rjx(为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响,故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算):
a、b、c、d------成形车刀的附加刀刃;
a------为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度,常取为0.5—3mm;
b------为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度,其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。
为使该段刀刃在主剖面内有一定后角,常做成偏角kr=15°--45°,b值取为1—3mm;如工件有倒角,kr值应等于倒角角度值,b值比倒角宽度大1—1.5mm;
c------为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度,c值常取3—8mm;
d------为保证成形车刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度,常取d=0.5—2mm。
rjx=基本半径±(半径公差/2)
rj1=22.64/2mm=11.32mm
rj2=28/2mm=14mm
rj4=25/2mm=12.5mm
再以1点为基准点,计算出计算长度ljx
lj2=10mm
lj3=20mm
lj4=27mm
lj5=35mm
4)计算切削刃总宽度Lc,并校验Lc/dmin之值
Lc=lj5+a+b+c+d=35+2+1.5+5+1=44.5mm
dmin=2×rj1=2×11.32=22.64mm
则,允许。
5)确定结构尺寸
应使
查带销孔圆体成形车刀结构尺寸表得:
C1336单轴转塔自动车床用圆体成形车刀:
d0=68mm,d=16mm,又知毛坯半径为15mm,则Amax=15-rj1=15-11.32=3.68mm≈3.7mm,代入上式,可得
可选取e=12mm,m=10mm,并选用带销孔的结构形式。
6)用计算法求圆体成形车刀廓形上各点所在圆的半径Rx
计算结果列于下表:
廓形组成点
rjx
γfx=arc
sin(rj0/
rjxsinγf)
Cx=rjxcosγfx-
rj0cosγf
Bx=B0-Cx
εx
=arctg
(hc/Bx)
Rx=hc/
sinεx
ΔR=(R1-Rx)
+δ
11,12(作为0点)
10.82
10°
ΔP0
=0.465±0.1
1
11.32
γf1=arc
sin(10.82
/11.32×sin10°)=9.56°
C1=11.32×cos9.56°-10.82×cos10°=0.5072
B1=31.5243
-0.5072=
31.0171
ε1=arctg
(12.7366
/31.0171)=
22.32°
R1=12.7366
/sin22.32
=33.535
0
2,3
14
7.71°
3.2178
28.3065
24.225°
31.041
2.494±0.2
4,5
12.5
8.644°
1.7024
29.8201
23.128°
32.426
1.109±0.1
6,7
9.753
11.107°
-1.0853
32.6096
21.335°
35.008
-1.473±0.1
7)根据上表计算数值确定各点廓形深度ΔR的公差。
8)校验最小后角
5-6段切削刃与进给方向(即工件端面方向)的夹角最小,因而这段切削刃上后角最小,其值为a0=arctg[tg(ε6-γf6)sin20°]=arctg[tg(21.335-11.107)sin20°]=3.53°
一般要求最小后角不小于2°-3°,因此校验合格。
9)车刀廓形宽度lx即为相应工件廓形的计算长度ljx,其数值及公差如下(公差是按刀具设计手册第29页表2-5成形车刀廓形公差表确定)
l2=lj2=(10+0.2)mm
l3=lj3=(20+0.1)mm
l4=lj4=(27+0.2)mm
l5=lj5=(35+0.2)mm
10)画出车刀零件图及样板图
车刀零件图及样板图见零件图和样板图图纸。
高速钢牌号及用途表出自金属切削刀具设计简明手册第113页附表5。
注:
在本课程设计中本书后面简称刀具设计手册。
成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表2-4。
此表出自刀具设计手册第27页表2-3
此表内公差根据刀具设计手册第29页表2-5成形车刀廓形公差表确定
棱体成形车刀设计
设计说明及计算
备注
设计课题
如图所示,材料为易切钢,σb=0.49GPa,成形表面粗糙度为Ra3.2um。
要求设计棱体成形车刀。
设计步骤如下:
1)选择刀具材料
查高速钢牌号及用途表,选用普通高速钢W18Cr4V制造。
2)选择前角γf及后角αf
根据材料的力学性能,查成形车刀的前角和后角表得:
γf=20°,αf=15°。
3)画出刀具廓形(包括附加刃)计算图如下
取kr=20°,a=2mm,b=1.5mm,c=5mm,d=1mm。
标出工作廓形各组成点1-12。
以0-0线(通过9-10段切削刃)为基准(以便于对刀),计算出1-12各点处的计算半径rjx(为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响,故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算):
a、b、c、d------成形车刀的附加刀刃;
a------为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度,常取为0.5—3mm;
b------为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度,其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。
为使该段刀刃在主剖面内有一定后角,常做成偏角kr=15°--45°,b值取为1—3mm;如工件有倒角,kr值应等于倒角角度值,b值比倒角宽度大1—1.5mm;
c------为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度,c值常取3—8mm;
d------为保证成形车刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度,常取d=0.5—2mm。
rj1=16/2mm=8mm
rj3=12/2mm=6mm
rj5=18/2mm=9mm
rj7=rj5-1/tg20°=6.253mm
rj11=rj1-1=7mm
rj13=rj1-1.5=6.5mm
再以1点为基准点,计算出计算长度ljx
lj2=2mm
lj3=5mm
lj4=8mm
lj5=12mm
lj6=15mm
Lc=lj6+a+b+c+d=15+2+1.5+5+1=24.5mm
4)确定刀具结构尺寸
查棱体成形车刀结构尺寸表,根据Lc确定各参数如下:
F=20mm,B=25mm,H=75mm,E=7.2,f=5mm,d’=5mm,M=27.870-0.1
5)用计算法求出N-N剖面内刀具廓形上各点至12、13点(零点)所在后刀面的垂直距离,之后选择1-2段廓形为基准线,计算出刀具廓形上各点到该基准线的垂直距离ΔPx,即为所求的刀具廓形深度,并确定各点ΔPx公差,计算结果列于下表:
h=rj0sinγf=6.5×sin20°=2.223A0=rj0cosγf=6.5×cos20°=6.108
廓形
组成点
rjx
γfx=arc
sin(h/rjx)
Ax=rjx
cosγfx
Cx=Ax-A0
Px=Cxcos
(γf+af)
ΔP=
(px-p1)+δ
12,13作为零点
6.5
20°
ΔP0=
-1.292±0.1
1,2
8
γf1=arc
sin(2.223/8)
=16.135°
A1=8×cos
16.135°=
7.685
C1=7.685-
6.108=
1.577
P1=1.577×
cos(15+20)
=1.292
0
3,4
6
21.746°
5.573
-0.535
-0.438
-1.73±0.1
5,6
9
14.3°
8.721
2.613
2.14
0.848±0.1
7,8
6.253
20.824°
5.845
-0.263
-0.215
1.507±0.1
11
7
18.516°
6.638
0.53
0.434
-0.858±0.05
6)校验最小后角
6-7段切削刃与进给方向(即工件端面方向)的夹角最小,因而这段切削刃上后角最小,其值为a0=arctg[tg(ε7-γf7)sin20°]=arctg[tg(80.252-20.824)sin20°]=30.07°
一般要求最小后角不小于2°-3°,因此校验合格。
7)确定棱体成形车刀廓形宽度lx,即为相应工件廓形的计算长度ljx,其数值及公差如下(公差是按刀具设计手册第29页表2-5成形车刀廓形公差表确定)
l2=(2+0.04)mm=2.04mm
l3=(5+0.06)mm=5.06mm
l4=(8+0.06)mm=8.06mm
l5=(12+0.1)mm=12.1mm
l6=(15+0.1)mm=15.1mm
8)确定刀具的夹固方式
采用燕尾斜块式。
9)绘制棱体成形车刀的零件图与样板图
棱体成形车刀零件图及样板图见零件图和样板图图纸。
高速钢牌号及用途表出自刀具设计手册第113页附表5。
成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表2-4。
棱体成形车刀结构尺寸表出自刀具设计手册第25页表2-1
表中公差根据刀具设计手册第29页表2-5成形车刀的廓形公差表确定
圆孔拉刀设计
设计说明及计算
备注
设计课题
如图所示,材料为σb=0.735GPa的45钢料,硬度为185—220HBS。
内孔尺寸φ20H7×30mm;在L6120型卧式拉床上加工,拉床工作状态良好。
要求设计圆拉刀。
拉前预制孔用麻花钻或扩孔钻作出。
设计步骤如下:
1)选择拉刀的材料及热处理硬度,查高速钢牌号及用途表选择W6Mo5Cr4V2高速钢按整体式制造拉刀,热处理要求:
刀齿及后导部63—66HRC;前导部60—66HRC;前柄45—58HRC。
2)确定拉削方式综合式拉刀较短,适于拉削碳钢和低合金钢,拉削精度和表面质量并不低于其它拉削方式,且拉刀耐用度较高。
因此,本例选择综合式拉削。
3)选择刀齿几何参数查拉刀前角及后角推荐值表,选择拉刀前角γ0=15°,粗切齿:
α0=3°30′,ba1=0.1精切齿:
α0=2°30′,ba1=0.15 校准齿:
α0=1°30′,ba1=0.2。
4)确定校准齿直径
d拉刀校准齿
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