金属切削刀具课程设计

？？ 1 1 绪论绪论 刀具的发展刀具的发展 切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术之一。据统计，国外切削加工 在整个制造加工中所占比例约为 80％～85％，而在国内这一比例则高达 90％。 刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论是普通机床，还是先进的数控 机床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系统(FMC)，都必须依靠刀具才能完成切削加 工。刀具的发展对提高生产率和加工质量具有直接影响。材料、结构和几何形状 是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产 工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速 度每隔 l0 年几乎提高一倍”。刀具材料已从 20 世纪初的高速钢、硬质合金发展 到现在的高性能陶瓷、 超硬材料等， 耐热温度已由 500～600℃提高到 1200℃以上， 允许切削速度已超过 1000m／min，使切削加工生产率在不到 100 年时间内提高了 100 多倍。 因此可以说， 刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 设计目的设计目的 金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”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) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； · (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 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 2 成形车刀设计成形车刀设计 被加工零件如图 1.所示， 工件材料为： 青铜； 硬度 HBS115 ； 强度σb= 360Mpa。 … 其余： 12.5 3.2 3.2 6d10 6键均布 0.012 A 0.8 6.3 3.2 0 2 5- 0 . 1 3 2 - 0 0. 1 1 8 2 8 a 1 1 7 2 3 f 10 20 r1 15+0.3 -0.15 40 481x45° 1.6 A 棱体成形车刀的结构尺寸棱体成形车刀的结构尺寸 图1. 图2. 棱体成形车刀多采用燕尾结构，夹固可靠，能承受较大切削力。主要结构尺 寸有：刀体总宽度L 0 、刀体高度H、刀体厚度 B 及燕尾尺寸 M 等。 图 1 （1） 刀体总宽度L 0 ，如图 1 所示L 0 L c ， 式中：L c ——成形车刀切削刃总宽度，L c  l  a b  c  d l——工作廓形宽度； ( 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~3mm。 其数值应大于b——为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度， 端面精加工余粮和倒角宽度。为使该段刀刃在主剖面内有一定后角，常作 成偏角k15~ 45，b 值取为 1~3mm；如工件有倒角，k  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值常取为 3~8mm d——为保证成形车刀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=~2mm。 （2） 刀体高度 H 刀体高度 H 与机床横刀架距中心高度有关。应在机床刀夹空间 允许的条件下， 尽量取大些， 以增加刀具的重磨次数。 一般推荐 H=55~100mm。 （3） 刀体厚度 B 刀体厚度 B 应保证刀体有足够强度，要易于装入刀夹，排屑方 便，切削顺利。最小厚度应满足B  E  A max  (0.25 ~ 0.5)L 0 ，A max 为工件 最大廓形深度。 （4） 燕尾测量尺寸 M 燕尾测量尺寸 M 值应与切削俄未能总宽度L c 相适应。 ： 此外，为调整棱体成形车刀的高度，增加成形车刀工作时的刚度，刀体地 不做有螺孔以旋入螺钉，螺孔常取 M6。 棱体成形车刀材料及几何尺寸棱体成形车刀材料及几何尺寸 1）选择刀具材料 参考附录表 5，选择普通高速钢 W18Cr4V 制造 2）选择前角 f 与后角 f 3）由表 2-4， f 选择0， f 在12~17。因此取 f  0， f 15。 4）画出刀具廓形计算图 取u 20，a  3mm，b  2mm，c  6mm，d 1mm。标出工件廓形各组成 点 1-14 以 0-0 线（通过 9-10 段切削刃）为基准（以便于对刀） ，计算出 1-14 各点处的计算半径r jx（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） ， 半径公差 2 r jx 基本半径 r j1  r j2  18 mm  9mm 2 0.1   25  2 mm 12.475mm r j3  r j4  2   2   32 r j5  r j7  102mm 12.490mm  2 30 0.1 r j6   mm 14.975mm 4  2 r j8  r j1 1mm  8mm r j9  r j10  r j8  2mm  7mm 2 0.5 r j11  r j12  r j7 mm 11.116mm   tan20  ？ A=A C=C A=A C=C C =C A=A A C A 1 1 2 2 5 75 7 3 3 4 6 0 10 153 6 4 6 P1=P2 P5=P7 N P3=P4 P6 N a f 0 dM 14 11 7 j 6 c r j11 12 13 r r j6 6 j5 5 j 7 j4 4 r r r j10 j2 2 3 j 2 j81 a b 9 10 8 0 j 3 Lc r j 5 d 图 2 5）在以 1 点为基点，计算出计算长度l jx 公差 2 l jx  基本公差 l j7  48mm l j6 10mm l j5  20mm — l j2  40mm l j3  (15 0.150.3 )mm 15.075mm 22 6）确定刀具结构尺寸 L c  l j7  a  b  c  d  48 3 2  6 1mm  60mm，H=75mm，F=40mm，B=45mm， 0.43E 12.2 0 mm，d  8 0.005mm，f  8mm，M  52.620 0.14 mm 7）用计算法求出 N-N 剖面内刀具廓形上各点至 9、10 点（零点）所在后刀面的垂 直距离P x 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 P x ，即为所求的刀具扩线深度 1、2 点至 0 点所在后刀面的垂直距离P1 r j1  9mm #  h  0 r f 1  arcsin  arcsin   0   r  9  j1  C 1  A 1  A 0  97  2 ，A 1  f cos f1  9c