硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì)方案

1、螺紋成形車刀設(shè)計(jì)1. 初始條件設(shè)計(jì)螺紋車刀，加工 M10 的外螺紋，加工材料為 45 鋼，機(jī)夾形式為楔銷（塊）式，刀片有后角。假定刀具完成粗車、半精車兩道工序，所用車床為 CA6140 普通車床。2. 題目分析（1） 加工外螺紋，說明在此之前已經(jīng)完成直徑為 10mm 的圓柱面加工；（2）所加工的普通螺紋由 GB/T 196-81 知其屬于極少用的第三系列公稱直徑，其螺距 P=1mm，中徑 d2=9.350mm，小徑 d1=8.917mm。 3.刀片選擇隨著對螺紋車刀研究的積累，現(xiàn)在已經(jīng)有公司生產(chǎn)專門針對螺紋車刀刀具的硬質(zhì)合金 刀片，雖然沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，但是每個(gè)公司已經(jīng)有自己的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。但是選用此

2、類刀片的 話，刀槽不需要特殊設(shè)計(jì)，只需與基面平行即可。為了體現(xiàn)螺紋刀具刀槽的設(shè)計(jì)，故本題選用通用刀片。 （1）選擇刀片夾固結(jié)構(gòu) 由于已知條件知，刀片夾固結(jié)構(gòu)為楔銷（塊）式。（2）選擇刀片材料（硬質(zhì)合金牌號） 由原始條件給定：被加工工件材料為 45 鋼，連續(xù)切削，完成粗車、半精車兩道工序。按照硬質(zhì)合金的選用原則，選取刀片材料（硬質(zhì)合 金牌號）為 YT15。（3）選擇車刀合理角度。根據(jù)刀具合理幾何參數(shù)你的選用原則，并考慮到可轉(zhuǎn)位車刀幾 何角度的形成特點(diǎn)，選取如下五個(gè)主要要角度：刀尖角r=60°；縱向前角0=0° （同左側(cè)刃前角1=0°，右側(cè)刃前角2=0°）

3、；左側(cè)刃后角1=3°5°，右側(cè)刃后角 2=3°5°；刃傾角=0°（左右兩側(cè)刃） ；左側(cè)刃偏角r=60°。后角的實(shí)際數(shù)值，以及刃傾角，前角在計(jì)算刀槽角度時(shí)，經(jīng)校驗(yàn)后確定。說明：由于螺紋車刀（此處設(shè)計(jì)的為平體車刀）可歸屬于成型車刀，切削普通螺紋時(shí) 其刀尖角須與螺紋牙型角相等，為 60°； 取前角0=0°是為了減少加工螺紋的理論誤差， 考慮到牙型精度。 但是帶來的問 題是車削性能差，有振刀現(xiàn)象。因?yàn)檐嚶菁y是刀具兩個(gè)刃同時(shí)切削（對于小螺距） ，其切削力比車外圓大很多。 為了增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度及改善散熱條件，后角選取要比車外圓是要

4、小些，但是又不至于太小 （否則不能切削） 。故取后角為 3°5°.由于螺紋車刀是對稱的。此處選擇的條件就注定了用硬質(zhì)合金刀片的話，如果不 特殊刃磨，安放在刀夾上只能平放著，及刀槽的角度與刀片角度完全一樣。但是螺紋車 刀由于有螺紋升角的影響，實(shí)際工作后角左右兩個(gè)主任并不相等。故為了使切削過程中 左右兩刃工作后角相等，會(huì)使刀槽做一些改變。這樣，對于上述條件就不能完全滿足了， 因此在后面的處理中，會(huì)對初選的角度做一些調(diào)整。 (4) 切削用量 根據(jù)切削用量的選擇原則，查表確定切削用量。由于螺紋車刀的進(jìn)給量已經(jīng)由螺距確定（在數(shù)值上 f=P） ，又由于切削螺紋時(shí)，切削力和發(fā)熱量都比切削

5、外圓時(shí)大，故采用多次走到的方式。由參考文獻(xiàn)【1】表2.5-2，知需走刀三次，最后一次走刀為修型作用，相當(dāng)于半精加工， 以此：f=1mm/r，分為三次走刀。第一次：ap=0.4mm,第二次 ap=0.3mm，第三次 ap=0.1mm. 由參考文獻(xiàn)【1】表 7-1 類比，取切削速度 v=60m/s 說明：若按參考文獻(xiàn)【1】式（2.5-1）及表 2.5-1 和表 2.5-2 計(jì)算，如下： 切削速度：式中：v車削速度m/min T刀具耐用度（使用壽命）min i走刀次數(shù) Cv切削速度系數(shù) m,Xv,Yv切削速度指數(shù) Kv加工條件時(shí)切削速度的修正指數(shù) 對于普通螺紋，螺距 P2mm，加工材料b=0.75G

6、Pa 時(shí)，Cv=244 Xv=0.23,Yv=0.3,m=0.2.粗加工與半精加工同一把車刀，Kv=0.75. i=3,t 取 60min。解得 v=92m/min?？紤]到采用的是前角為零的車刀，且切削工件的直徑不大，故為了提高系統(tǒng)剛度，減少刀具震動(dòng)，提高加工精度，考慮綜合因素，取速度 v=80m/min。（5） 選擇刀片型號和尺寸選擇刀片有無中心孔。由于刀片夾固結(jié)構(gòu)為楔塊式，因此選用有中心固定孔的刀片。 選擇刀片形狀。由于刀尖角為 60°，故選用三角形刀片。 刀片精度等級。參照參考文獻(xiàn)【1】2.4、2.5 節(jié)刀片精度等級的選擇原則，選用 U 級。 選擇刀片內(nèi)切圓直徑 d（或刀片邊長

7、 L） 。由于螺紋車刀與外圓車刀不一樣，外圓車 刀的已加工表面是圓柱面，而螺紋車刀的已加工表面是螺紋槽，故刀片的實(shí)際長度應(yīng)為幾次徑向進(jìn)給的量的總和。故將個(gè)參數(shù)帶入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)【1】式（2.5） ，求出刀刃的實(shí)際參 加工作長度 Lse 則所選刀片邊長 L 應(yīng)為 因?yàn)槭侨切蔚镀?，所以選擇刀片厚度 s。根據(jù)已選的 ap=0.8mm，f=1mm/r.通過參考文獻(xiàn)【1】圖 2.3（選擇刀 片厚度的諾模圖） ，求得刀片厚度 s4.8mm 選擇刀尖角圓弧半徑 。根據(jù)已選的 ap=0.8mm，f=1mm/r.通過參考文獻(xiàn)【1】圖 2.4 （選擇刀尖角圓弧半徑的諾模圖） ，求得連續(xù)切削式的刀片厚度 2.4mm.但

8、是考慮到 M10的螺紋螺距 P=1mm，如果用這樣大的刀尖角圓弧半徑加工的話，加工出來的螺紋 牙型是圓弧形，顯然不能滿足加工精度要求。故強(qiáng)制性的采用刀尖圓弧半徑 =0.4mm， 以保證加工精度。雖然這樣降低了刀尖的強(qiáng)度，但是可以通過多次走到減小進(jìn)刀深度達(dá) 到保護(hù)刀尖強(qiáng)度的目的。 選擇刀片斷屑槽的型式和尺寸。由于有了封閉式斷屑槽，就會(huì)有前角的產(chǎn)生，而螺紋 車刀需要零前角，或者極小的前角。并且刀片已經(jīng)有后角，又考慮到螺紋加工的屑不太多，故選用無斷屑槽。 綜合以上七方面的選擇結(jié)果， 確定選用的刀片型號是 TBUA160404 （參考文獻(xiàn) 【1】 2-12） 表 。 其具體尺寸為： L16.5mm，d

9、=9.525±0.08mm，s=4.76±0.13mm，d1=3.81±0.08mm， m=13.887±0.13mm， r =0.4±0.1mm， 法向后角 nb=5°，刀片刃傾角 nb =0° 4. 選用硬質(zhì)合金刀墊型號和尺寸硬質(zhì)合金刀墊形狀和尺寸的選擇，取決于刀片夾固結(jié)構(gòu)及刀片的型號和尺寸。本題選擇 與刀片形狀相同的刀墊：正三角形，有圓孔。由參考文獻(xiàn)【1】表 2.16 知其尺寸為： d=8.53mm, s=3.18mm,m=12.395mm, d=5.6mm, r=0.4mm 型號為 T16B,材料為 YG8.L=14

10、.77mm, D=7mm, C=1.5mm, 5. 計(jì)算刀槽角度可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度、刀片幾何角度和刀槽幾何角度之間的關(guān)系。由參考 文獻(xiàn)【1】圖 2.5 所示。由于螺紋升角的影響，螺紋車刀工作時(shí)，工作角度與標(biāo)注角度相差太大（特 別是對于大螺距螺紋和多線螺紋），且一側(cè)的后角增大而另一側(cè)的后角減小。 但對于本題影響很小，故可忽略不計(jì)。 刀槽角度的計(jì)算步驟為： 刀桿左刃偏角（幾何上類似于主偏角）rg：rg=r=60°刀槽的刃傾角sg:sg =s =0°刀槽前角og:刀具前角0=0°由參考文獻(xiàn)【1】式（2.8）故og=0=0° 驗(yàn)算車刀后角0，車刀后角的驗(yàn)算公式為

11、：解得0=5° 故取og=5° 與所選角度值相近， 故可滿足切削要求， 而刀桿后角og0， 刀槽右側(cè)刃偏角車刀刀尖角r 的計(jì)算公式為 解得r=60°故rg r = 60 驗(yàn)算車刀右側(cè)刃后角（0，車刀“副后角”的驗(yàn)算公式為：將 og = 0.99o , sg = 0.57o , rg = 59.985o 帶入，得： 解得og=0° 解得sg =0° 再將og=0°，sg =0°帶入式中得： 0=5°?？梢詽M足切削要求。 刀槽“副后角”og0，取og=5° 綜合上述計(jì)算，可以歸納出： 車刀的幾何角度 左側(cè)刃：

12、 0 = 0 , 0 = 5 , r = 60 , s = 0 右側(cè)刃：0 = 0 , '0 = 5 , r = 60 , s = 0 刀槽的幾何角度：左側(cè)： og = 0 , og = 5 , rg = 60 , sg = 0 右側(cè)： og = 0 , 'og = 5 , rg = 60 , sg = 0 6. 計(jì)算銑制刀槽時(shí)需要的角度 計(jì)算刀具最大負(fù)前角gg 及其方位角gg 。 由參考文獻(xiàn)【1】式（2.9） ，得 gg=0° 由參考文獻(xiàn)【1】式（2.10），得 gg=90°計(jì)算刀槽切深剖面前角pg 和進(jìn)給剖面前角fg 由參考文獻(xiàn)【1】式（2.11）和式（2.12）得所以pg=0° pg=0° 7. 選擇刀桿材料和尺寸選擇刀桿材料。選用45號鋼為刀桿材料，熱處理硬度為HRC3845，發(fā)黑處理。選擇刀桿尺寸、選擇刀桿截面尺寸。因加工使用 CA6140 普通車床，其中心高為 220mm。 按照參考文獻(xiàn)【1】表 2.37，并考