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1、
Harbin Institute of Technology
設計說明書
一、選擇刀片夾固結構
工件的直徑D為 142mm,工件長度L=100mm.因此可以在普通機床CA6140上加工.
表面粗糙度要求1.6μm,為精加工,但由于可轉為車刀刃傾角通常取負值,切屑流向已加工表面從而劃傷工件,因此只能達到半精加工.
參照《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.1典型刀片結構簡圖和特點,采用偏心式刀片加固結構較為合適.
二、選擇刀片結構材料
2、 加工工件材料為HT200,正火處理,連續(xù)切屑,且加工工序為粗車,半精車了兩道工序.由于加工材料為鑄鐵料,因此刀片材料可以采用YG系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工,本題第三步要求達到半精加工,因此材料選擇YG3硬質合金.
三、選擇車刀合理角度
根據《機械制造技術基礎》刀具合理幾何參數的選擇,并考慮可轉位車刀幾何角度的形成特點,四個角度做如下選擇:
① 前角:根據《機械制造技術基礎》表3.16,工件材料為中碳鋼(正火),半精車,因此前角可選=10°,
② 后角:根據《機械制造技術基礎》表3.17,工件材料為鑄造材料,精車,因此后角可選=7°
③ 主偏角
3、:根據《機械制造技術基礎》表3.16,主偏角=75°
④ 刃傾角:為獲得大于0的后角及大于0的副刃后角,刃傾角=-5
后角的實際數值及副刃后角和副偏角在計算刀槽角度時經校驗確定.
四、選擇切屑用量
根據《機械制造技術基礎》表3.22:
精車時, 背吃刀量=1mm,進給量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/min。
五、刀片型號和尺寸
① 選擇刀片有無中心孔.由于刀片加固結構已選定為偏心式,因此應選用有中心固定孔的刀片.
② 選擇刀片形狀.按選定主偏角=75,參照《機械制造技術基礎課程補充資料》2.4.4.2刀片形狀的選擇原則,選用正方形
4、刀片.
③ 選擇刀片的精度等級.參照《機械制造技術基礎課程補充資料》2.4.4.3節(jié)刀片精度等級的選擇原則,一般情況下選用U級.
④ 選擇刀片內切圓直徑d(或刀片邊長L).根據已確定的背吃刀量=3mm, 主偏角=75,刃傾角=-5,將,,代入下式可得刀刃的實際參加工作長L為
L===3.118mm
令刀片的刃口長度(即便長)L>1.5 L=4.677mm,保證切削工作順利進行.
⑤ 選擇刀片厚度.根據已選擇的背吃刀量=3mm,進給量f=0.6mm/r及《機械制造技術基礎課程補充資料》選擇刀片厚度的諾莫圖圖2.3,求得刀片厚度S≥4.8mm.
⑥ 選擇刀尖圓弧半徑.根據已選擇的背吃刀
5、量=3mm,進給量f=0.6mm/r及《機械制造技術基礎課程補充資料》選擇刀尖圓角半徑的諾莫圖2.4,求得連續(xù)切削時=1.2mm
⑦ 選擇刀片斷屑槽型式和尺寸.參照《機械制造技術基礎課程補充資料》2.4.4.4節(jié)中刀片斷屑槽類型和尺寸的選擇原則,根據已知的已知條件,選擇A型斷屑槽.
綜上7方面的選擇結果,根據《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.10確定選用的刀片型號為SNUM150612-A4.
L=d=14.88mm;s=6.35mm;d=6.35mm;m=2.79mm; =1.2mm
刀片刀尖角=90;刀片刃傾角=0;斷屑槽寬W=4mm;取法前角=25
六、選擇硬質合金刀墊型號
6、和尺寸
硬質合金刀墊形狀和尺寸的選擇,取決于刀片加固結構及刀片的型號和尺寸,選擇與刀片形狀相同的刀墊,正方形,中間有圓孔.根據《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.18選擇型號為S15B型刀墊.尺寸為:長度L=14.88mm,厚度s=4.76mm中心孔直徑d=7.6mm.材料為高速鋼YG8
七、計算刀槽角度
可轉為車刀幾何角度,刀片幾何角度,刀槽幾何角度之間的關系:
刀槽角度的計算:
① 刀桿主偏角
==75
② 刀槽刃傾角
==-5
③ 刀槽前角
將=20, =25, =-5代入下式
tan ==-0.089
7、
則=-5.089,取=-5
④ 驗算車刀后角a.
車刀后角a的驗算公式為:
tan a=
當=0時,則上式成為:
tan a=-
將=-5, =-5代入上式得a=5.05
前面所選后角a=6,與驗算值有差距,故車刀后角a應選a=5才能與驗算角度接近
而刀桿后角a≈a=5
⑤ 刀槽副偏角
k=k=180-=
k=,=
因此k=180--
車刀刀尖角的計算公式為
cos=[cos]cos
當=90時,上式變?yōu)閏os= - cos
將=-5, =-5代入上式得=90.4
故k≈k=180-75-90.4=14.
8、6
取k=14.6
⑥ 驗算車刀副后角a
車刀副后角的驗算公式為:
tan a=
當a=0時, tan a= -
而tan=sin+tan sin
tan=sin+tan sin
將=-5, ==-5,==90.4代入上式
tan=tan(-5)sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ =-4.97
tan=sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ =-4.97
再將=-4.97 =-4.97代入得
tan a= - ＝＞ a=4.93可以滿足切削要求
刀槽副后角a≈a,
9、故a=4.93,取a=5
綜上述計算結果,可以歸納出:
車刀的幾何角度: =20, =6, =75, k=14.6,=-5, a=4.93
刀槽的幾何角度: =-5 , a=5, k=75 , k=14.6, =-5, a=5
八、計算銑制刀槽時所需的角度
① 計算刀槽最大副前角及其方位角
將=-5 , ==-5代入下式得:
tan=- ＝＞ =-7.05
將=-5 , ==-5代入下式得:
tan= ＝＞ =45
② 計算刀槽切深剖面前角和進
10、給剖面前角
將=-5 , =-5, k=75代入下式
tan=sin+tan sin ＝＞ =-6.12
tan=sin+tan sin ＝＞ =-3.54
九、選擇刀桿材料和尺寸
① 選擇刀桿材料:為保證刀桿強度,增加刀桿使用壽命,刀桿材料一般可用中碳鋼,采用45號鋼,熱處理硬度為HRC38-45,發(fā)黑處理
② 選擇刀桿尺寸:
⑴選擇刀桿截面尺寸.車床中心高度為220mm,根據《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.37,選取截面尺寸為:20×25(mm)
由于切削深度及進給量太小,故強度足夠
⑵選擇刀桿長度尺寸:參照《機械制造技術基礎課程補
11、充資料》2.5.1.3刀桿長度選擇原則,選取刀桿長度為160mm.
十、選取偏心銷機器相關尺寸
① 選擇偏心銷材料:偏心銷材料選用40Cr,熱處理硬度為HRC40~45,發(fā)黑處理.
② 選擇偏心銷直徑d和偏心量
偏心銷直徑可用下式: d=d-(0.2~0.4mm)
故可取d=6mm
偏心量e可用: e==0.3~0.428mm
則e可取0.4mm
為使刀具夾固可靠,可選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷,并取螺釘偏心銷轉軸半徑d=M6
③計算偏心銷轉軸孔中心在刀槽前刀面上的位置,根據前面已選好的各尺寸
d=6mm, d=1
12、5.875mm
d=6mm, e=0.4mm
取=30,代入下式
m==8.31mm
n==8.59mm
十一、繪制車刀結構簡圖
偏心式75硬質合金可轉位外圓車刀如下圖
參考文獻
[1] 李旦,韓榮第,鞏亞東,陳明君.機械制造技術基礎.哈爾濱工業(yè)大學出版社.2009.2
[2] 王娜君.機械制造技術基礎課程補充材料.2010.3
[3] 袁長良.機械制造工藝裝備設計手冊.中國計量出版社;1992.1
[4] 陸劍中,孫家寧.金屬切削原理與刀具.機械工業(yè)出版社;2005.3
可轉位車刀設計樣
