實踐教學環節課程名稱刀具設計課程編碼（金屬切屑刀具設計）題目：可轉位外圓粗車刀學院：機械工程學院專業：機械設計制造及其自動化班級：姓名：指導教師：完成日期： 一、

概述 一、

概述

硬質合金刀片是標準化、系列化生產的，其幾何形狀均事先磨出。而車刀的前后角是靠刀片在刀桿槽中安裝后得到的，刀片可以轉動，當一條切削刃用鈍后可以迅速轉位將相鄰的新刀刃換成主切削刃繼續工作，直到全部刀刃用鈍后才取下刀片報廢回收，再換上新的刀片繼續工作。因此可轉位式車刀完全避免了焊接式和機械夾固式車刀因焊接和重磨帶來的缺陷，無須磨刀換刀，切削性能穩定，生產效率和質量均大大提高，是當前我國重點推廣應用的刀具之一。二、加工表面工件30CrMn2Mo13HB269-302尺寸：自由鍛毛坯：φ125×1000，Ra=6.3單邊余量5~7圖1工件三、

選擇刀片加固結構考慮到加工在C630普通機床上進行，且屬于連續切削，根據《金屬切屑刀具設計簡明手冊》表1-1典型刀片加固結構簡圖和特點，采用偏心式刀片夾固結構。四、

設計刀片材料有原始材料給定：被加工工件材料為30CrMn2Mo13，連續切削完成粗車工序，《金屬切屑刀具設計簡明手冊》附錄表-4選取刀片材料（硬質合金牌號）為YT5。五、

選擇車刀合理角度根據刀具幾何參數的選用原則，并考慮到可轉位車刀的幾何角度形成特點，選取如下四個主要角度：1、前角的設計查課本表得，根據刀具材料和工件材料的刀具的前角γο=13°—18°精加工的前角較大；粗加工和斷續切削的前角較小；加工成形面前角應小，這是為了減小刀具的刃形誤差對零件加工精度的影響。

硬質合金刀具的抗彎強度較低，前角較小

以上綜述設計刀具前角γο=152、后角的選擇原則

精加工時為了減少摩擦，αο取較大值為8°—12°；粗加工時為提高刀具強度，αο取較小值為6°—8加工塑性材料，較軟材料時，后角取較大值；加工脆性材、硬性材料時，后角取較小值；加工易產生硬化層的材料時，后角取大值。

根據以上原則取αο=83、副后角的選擇

由于副后角的選擇原則與主后角基本相同。

故αο

也為84、主偏角的選擇

主偏角大小優點：減小主偏角可使刀具強度提高，散熱條件好，加工表面粗造度小；主偏角小，切削寬度bD長，故單位切削刃長度上受力小。增大主偏角，使背向力Fp由上得由于粗加工更注重于增大主偏角的優點，故取Κr=905、副偏角的選擇

查課本表得Κr

為10°—6o取Κr

=86、刃傾角的選擇

一般精加工時，為防止切屑劃傷已加工表面，選擇λs=0—+5°；粗加工時，為提高刀具強度，選擇λs=0—-5°

取λs=-5角γαακκλ度數1588908-正交參考系刀具角度圖如下圖2正交參考系刀具角度圖刃形選用刃口修圓(如圖）圖3刃口圖刀尖的形狀選用修圓刀尖（如圖）圖4刀尖形狀圖斷屑槽選用折線型外傾式（如圖）取LBn為3mm，設計外傾式角度為8o圖5斷屑槽六、

選擇切削用量

根據切削用量的選擇原則，查表確定切削用量。粗車時切削深度ap=0.5mm，進給量f=0.4mm/r,切削速度v=50m/min.七、選擇刀片型號和尺寸①選擇刀片有無中心固定孔。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90°，參照刀片形狀的選用原則，選用偏8°刀片（這樣既可以提高刀尖強度，又增加了散熱面積，使刀具壽命有所提高，還可以減小已加工表面的殘余面積，使表面粗糙度數值減小）。③選擇刀片精度等級。節刀片精度等級的選用原則，選用U級。④

選擇刀片內切圓直徑。根據已定ap=0.5mm，Κr=90

Le=ap

/sinkrcosλs=2.208mm

L>1.5Le=1.5X2.208=3.3mm⑤

選擇刀片厚度s。根據已選定的粗車時切削深度ap=0.5mm,

進給量f=0.4mm/r,通過選擇刀片厚度的諾模圖，求得刀片厚度S≥2.5mm。⑥

選擇刀尖圓弧半r。根據已選定的粗車時切削深度ap=0.5mm,

進給量f=0.4mm/r,根據選擇刀片厚度的諾模圖，求得連續切削時的r=0.8mm。

⑦

選擇刀片斷屑槽形式和尺寸，參照刀片斷屑槽形式和尺寸的選擇原則，根據已知的原始條件，選用A型斷屑槽，斷屑槽的尺寸在選定刀片型號和尺寸后便可確定。

綜合以上七方面的選擇結果，確定選用的刀片型號是FNUM190608R-A4,其具體尺寸為

L=19mm，d=15.875mm，s=6.35mm，d1=6.35mm，r=0.8mm

刀片刀尖角ε=82°刀片刃傾角λsb=0ο

；斷屑槽寬度Wn=4mm；取法前角γnb圖6刀片厚度諾模圖圖7刀尖半徑諾模圖八、

選擇硬質合金刀墊型號和尺寸

硬質合金刀墊型號和尺寸的選擇，取決于刀片夾固接結構以及刀片的型號和尺寸。本題選擇與刀片形狀相同的刀墊，三角形中心有圓孔。其基本尺寸長度L=14.88mm，厚度S=4.76mm，中心孔直徑d1=7.6mm。材料硬質合金YG8

九、

計算刀槽角度可轉為車刀幾何角度、刀片幾何角度、和刀槽幾何角度之間的關系。刀槽角度的計算步驟是：1、刀桿主偏角Κrg=Κr2、刀槽刃傾角λsg=λ3、刀槽前角γ將γ0=7.5°、γnb=15°、tanγog=（tanγ0-tanγnb/cosλs）/(1+tanγnbtanγ則γog驗算車刀后角α0tanα0=（tanαnb-tanγogcosλs）/（1+tanγnb當tanαnb=-tanγogcos2λs，將γog=-7.5°、則α0與所選角度數值相近，可以滿足切削要求。而刀桿后角αog刀槽副偏角Κrg=Κr=180因為εrg=εr，Κrg=Κr,所以Κrg車刀刀尖角的計算公式為cosεr=[cosεrb1+(tanγοgcosγ當εrb=90°時，cosεr=-tanγοgsinλ將γοg=-7.5°、λcosεrεr故Κrg≈Κr=180°-82°-90°=8°驗算車刀副后角α0‘。車刀副后角tan當αnbtan而tantan將γog=-7.5°λsgtan所以γtan所以λ再將γog‘=-6.04°tan所以α0刀槽副后角αog‘=α綜上，可歸納出車刀的幾何角度：γ0=7.5°，α0=7.5刀槽的幾何角度：γog=-7.5°，αog=7.5°十、計算銑制刀槽時需要的角度1、計算刀槽最大負前角γgg及其方位角將γog=-7.5tan所以γtan所以τ2、計算刀槽切深剖面前角γpg和進給剖面角將γog=-7.5°tantan所以γpg=-5°十一、選擇刀桿材料和尺寸1、選擇刀桿材料選用45鋼為刀桿材料，熱處理硬度為HRC38～45。2、選擇刀桿尺寸①、選擇刀桿截面尺寸，因加工使用CA6140普通車床，其中心高為220mm，按照表2.37，并考慮到為提高刀桿強度，選取刀桿截面尺寸B×H=20×30mm由于切削深度ap②、選擇刀桿長度尺寸為140mm圖8刀桿十二、選擇偏心銷及其相關尺寸1、選擇偏心銷材料，偏心銷材料選用40Cr，熱處理硬度為HRC40～45，發黑。2選擇偏心銷直徑dcdd1=6.35mm偏心量：e=d02為使刀片夾固可靠，選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷，并取螺釘偏心銷轉軸直徑d23、計算偏心銷轉軸孔中心在刀槽前刀面上的位置d1=6.35mm，d=15.875mm，取β=30°，代入，得m=n=

結論在整個設計過程中，我綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能，完成了對可轉位外圓車刀的設計，在本次設計過程中，我樹立了正確的設計思想，學會了正確地使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書等進行設計計算，提高了數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。通過這兩個星期的設計流程，形成了正確的設計思想，設計構思和創新思維，掌握工程設計的一般程序規范和方法，受益匪淺，對我以后的工作和學習，具有重要的意義。

致謝本課題在選題及研究過程中得到老師的悉心指導