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1、前言 当前刀具结构的变革正朝着可转位、多功能、专用复合刀具和模块式工具系统的方向发展，各种精密、高效、优质的可转位刀具已应用于车削,近十年来我国工具工业有了长足进步，切削技术迅速提高，据专家分析，我国切削加工及刀具技术的水平与工业发达国家相比大致要落后1520年。近年来国内轿车工业引进了几条具有国际20世纪90年代水平的生产线，但所用工具的国内供给率只能达到20%的低水平。为改变这种状况，我国工具行业需要加速进口刀具国产化的步伐，必须更新经营理念，从主要向用户“卖刀具”转到为用户“提供成套切削技术，解决具体加工问题”的经营方向上来。要根据自身产品的专业优势，精通相应的切削工艺，不断创新开发新产
2、品。用户行业则应增大刀具费用的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本，实现最大程度的资源(如切削数据库)共享。有关部门将产、学、研各部门的科研力量组织起来，集中优势，一方面积极引进国外先进刀具制造技术，提高刀具产品水平，加快刀具产品(尤其是数控刀具产品)的国产化步伐；另一方面应结合生产实际，系统地推广使用各种先进刀具和先进切削技术。我们相信，通过正确的政策引导和企业的有序竞争，完全有可能使我国的切削加工与刀具技术赶上国外先进水平，并做到有所发展与创新铣削、钻削等领域，成为刀具结构发展的主流。 目录1 可转位车刀设计2（1） 选择刀片夹固结构2（2） 选择刀片材料（硬质合金牌号）2（3） 选择车
3、刀合理角度2（4） 选择切削用量2（5） 选择刀片型号和尺寸2（6） 确定刀垫型号和尺寸3（7） 刀槽角度计算步骤4（8） 选择刀杆材料和尺寸7（9） 选择偏心角及其相关尺寸72图孔拉刀设计举例9（1） 选择拉刀材料9（2） 选择拉削方式9（3） 选择拉刀几何参数9（4） 确定校准齿直径（以角标x表示校准齿的参数）9（5） 确定拉削余量9（6） 选取齿升量 9（7） 设计容屑槽 9（8） 确定分屑槽参数10（9） 选择拉刀前柄部形状和尺寸11（10）校验拉刀强度与拉床载荷11（11）确定拉刀齿数及每齿直径11（12）设计拉刀其他部分12（13）计算和校验拉刀总长12 1 可转位车刀设计设计题目
4、已知：工件材料45钢（正火），使用机床CA6140，加工后dm=90，Ra3.2,需粗、半精车完成，加工余量自定，设计装C刀片900偏头外圆车刀 1 选择刀片夹固结构考虑到加工是在C6140 普通车床上进行，属于连续切削，参照表1 一1 典型刀片夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。2 .选择刀片材料（硬质合金牌号）由原始条件给定：被加工工件材料为45 号钢（正火），连续切削，完成粗车工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT15 。3 选择车刀合理角度根据刀具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( l )前角=140
5、,( 2 )后角a=60 , ( 3 )主偏角r =900，（ 4 ）刃倾角s =-6 0, 后角a 。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。4选择切削用量根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为，粗车时：切削深度ap = 3mm ，进给量f=0 . 6m mr ，切削速度v= 120mmin5.选择刀片型号和尺寸1. 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固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。( 2 )选择刀片形状按选定的主偏角= 900 ，选用三角形刀片。( 3 )选择刀片精度等级选用U 级( 4 )选择刀片内切圆直径d （或刀片
6、边长L ） 根据已选定的ap 、r、s ，可求出刀刃的买际参加工作长度L se为： L= 2-1 = 3.017 mm L1.5Lse=4.5255 mm因为是三角形 ，L=d4.5255(5) 选择刀片厚度S根据ap,f ，利用诺模图，得S4.8(6) 选择刀尖圆弧半径r：根据ap,f ，利用诺模图，得连续切削r=4.8(7) 选择刀片断屑槽型式和尺寸根据条件，选择V型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：TNUM160408-V3，尺寸为L= 16.5, d=9.525,S=4.75,d1=3.81, m=13.494,r=0.8刀片参数：刀尖角b=1200，刃倾角s
7、n=00，法后角sn=00，法前角sn=200 断屑槽宽Wn=36.确定刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片的型号和尺寸：适合于杠杆式夹固结构的需要，并与刀片型号为TNUM160408-V3 相对应的硬质合金刀垫的型号为：T16A（见表2-11 ） ，其具体尺寸为d= 8.53, S=3.18,m=12.395,d1=4.6,L=14.77, r=0.4,D=5.6,D1=6.6,(S1)=0.97 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,刀槽角度计算步骤是：( 1 )刀杆主偏角1.7.1刀杆主偏角 K=K=901.7.2刀槽
8、刃倾角 =s =-6 01.7.3刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为： tan= 将=14，=20，=-6代入式子得： tan=-0.107则=-6.107取=-61.7.4验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0时，则 tan=-tancos2将=-6，=-6代入得: tan=-tan（-6）cos（-6）=0.014 则 =5.937与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=5.937，取=61.7.5刀杆副偏角K Krg=Kr而 K=180-K-又=，K=KK=180-K-=180-K-车刀刀尖角的计算公式为 cot=cot当=120时，则为 co
9、t=-tansincos将=-6，=-6代入得 cot=-tan（-6）sin（-6）cos（-6）=0.011则 =90.63故 K= K=180-90-90.63 =-0.63取 K=-11.7.6检验车刀副后角车刀副后角的验算公式为 tan=当=0时，则式为 tan=-tancos而 tan=-tancos+tansin tan=tansin+tancos将=-6，=-6，=90.63代入式得: tan=-tan（-6）cos90.63+tan（-6）sin90.63=-0.106则 =-6.05 tan=tan（-6）sin90.63+tan（-6）cos90.63 =0.104则 =
10、-5.94 再将=-6.05，=-5.94代入式得: tan=-tan（-6.05）cos（-5.94）=0.1095则 =5.99可以满足切削要求而刀杆副后角=故=5.99，取=6综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=14，=5.94，K =90，K=-0.63，=-6，=5.99刀杆与刀槽的几何角度为；=-6，=6，K=90，K=-1，=-6，=68.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HRC38-45 ，发黑。( 2 ) 选择刀杆尺寸l ）选择刀杆截面尺寸因加工使用C6140 普通车床，其中心高为260om ，并考虑到为提高刀杆，选取
11、刀杆截面尺寸BxH =20 x25mm 由于切削深度ap=3，进给量f=O . 6mm / r ，可以不必校验刀杆强度。2 ）选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm . 9.选择偏心角及其相关尺寸1.选择偏心销材料偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC40-45，发黑。2.选择偏心销直径dc和偏心量edc=d1-（0.2-0.4）mm前面已经选定d1=3.81mm,括号内取值0.2则d=3.81-0.2=3.61mm偏心量e即 e0.13d=0.133.61=0.4693mm取e=0.80mm为使刀片夹固可靠，选用自锁性能较好得=的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径d为M6.3.计算偏心
12、销转轴孔中心在刀槽前面上的位置将m和n求出m=n=根据前边已选定的各尺寸知： d=3.81mm , d=9.525mm , d=3.61mm , e=0.4693mm 取=40 m= =mm n=4.7625-0.3595-0.0642=5.061mm10 图孔拉刀设计举例工件直径40+0.0250mm ，长度30 -50，材料40Cr，调质处理后硬度HB220-250 ，抗拉强度0.75GPa . 拉床为L614 。型不良状态的旧拉床，采用10 %极压乳化液预制孔用钻削加工，要求设计圆孔拉刀，考虑拉削后孔的收缩量为0 . 01mm . 设计步骤如下：( 1 )选择拉刀材料拉刀结构复杂，价格昂
13、贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以尽量提高刀具耐用度。本例采用W18Cr4V . ( 2 )选择拉削方式因综合式拉刀可缩短拉刀长度，并可保证被拉孔获得较小的表面粗糙度，因而采用综合式。( 3 )选择拉刀几何参数按表3 一2 ，取拉刀前角150精切齿与校准齿前刀面采用倒棱，br1 =0.5- 1 mm ;粗切齿后角30, 倒棱宽ba1小于0.2,精切齿:后角20,ba1=0.3; 校准齿: 后角10,ba1=0.6（4）确定校准齿直径（以角标x表示校准齿的参数）dox=dmmax+式中 收缩量，= 0.01 ,dox = 25 . 035mm ( 5 )确定拉削余量按表3一1 计算当预制孔采用钻
14、削加工时A=0.005dm+0.1l0.5=0.005*25+0.1*250.5=0.96 。采用26钻头,则最小孔径为dwmin=26 ，所以最后拉削余是A = d ox-dwmin26 .035-25=1.035( 6 )选取齿升量 取粗切齿齿升量为ap=0.04 (7).设计容屑槽1 )计算齿距 粗切齿与过渡齿 取精切齿与校准齿齿距（用角标j表示精切齿的参数）2 ）选取拉刀容屑槽形状及尺寸用曲线齿背。按基本槽形，粗切齿与过渡齿取h= 4 。g=3,r=2,R=7;精切齿和校准齿取h=2.5,g=2.5,r=1.3,R=43) 校准齿容屑条件 按表3-10 ，取容屑系数K=2.7,工件最大
15、长度1=50齿升量=0.04 ,则而容屑槽深 ，所以 ，校验合格。4)校验同时工作齿数满足3 Ze8 的校验条件8确定分屑槽参数 综合式拉刀粗切齿与过渡齿用弧形分屑槽，精切齿用三角形分屑槽根据表3-12，当拉刀最小直径domin=25mm 时，弧形分屑槽数nk=12 槽宽当拉刀直径为时，三角形分屑槽可取为槽宽 ，槽深 前后齿分屑糟应交错排列校准齿及最后一个精切齿不做分屑槽(9 ) 选择拉刀前柄部形状和尺寸选用II 型一A式无周向定位面圆柱形前柄， d1=23,d2=17( 10 )校验拉刀强度与拉床载荷计算最大拉削力注意综合式拉刀粗切齿的切削厚度为齿升量的1倍，因此确定lmm 以长度刀刃上的切
16、削力Fz 时，应按2ap，确定Fz。 已知该断面直径为25 ，则断面面积为 取拉刀许用应力 拉刀强度校验合格 ( l1) 确定拉刀齿数及每齿直径取过渡齿与精切齿齿升量为0 . 035 、0. 030 、0 . 025 、0 . 020 、0 . 015 、0 . 010 及0.05mm . 后四个刀齿齿升量巳小于粗切齿齿升量的1/2，可称为精切齿，而前面的三个刀齿称过渡齿过渡齿与精切齿切除的余量Ag + A j =2x (0.035+0.03+0.025+0.02+0.015+0.01+0.005 )=0. 28mm, 则粗切齿齿数zc可下式计算（考虑到第一个粗切齿齿升量一般为零）粗切齿、过渡
17、齿、精切齿共切余量=1，剩余0.035mm 的余量，故决定增加一个精切齿，并将各精切齿齿升量稍做调整最后确定的各齿直径列于图6 一l 的尺寸表中（12）设计拉刀其他部分前导部：后导部： 前柄端面至第一齿长度：颈部直径 过渡锥长度取 15拉刀直径不大，不设后柄部。（13）计算和校验拉刀总长拉刀粗切齿与过渡齿的长度 l5=8x(10+3)=104精切齿的长度l6=7x6=42 校准齿的长度 l7=5x5=25拉刀总长为L=L1+l5+l6+l7+l8=300+104+42+25+25=496 。心得体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关刀具方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。参考文献作者 艾兴，肖诗纲.机械加工余量手册.机械工业出版社.1992年作者 王茂源.机械制造基础.机械工业出版社.1996年第二次出版 作者 吴拓，方琼珊.实用工艺加工机械手册.机械工业出版社.1996年出版
