可转位车刀.doc

45°可转位车刀设计
一、设计背景
硬质合金刀片是标准化、系列化生产的，其几何形状均事先磨出。而车刀的前后角是靠刀片在刀杆槽中安装后得到的，刀片可以转动，当一条切削刃用钝后可以迅速转位将相邻的新刀刃换成主切削刃继续工作，直到全部刀刃用钝后才取下刀片报废回收，再换上新的刀片继续工作。因此可转位式车刀完全避免了焊接式和机械夹固式车刀因焊接和重磨带来的缺陷，无须磨刀换刀，切削性能稳定，生产效率和质量均大大提高，是当前我国重点推广应用的刀具之一
原始数据
工件材料：40CrRa3.2
机床：C620CA6140
其他数据：=80~120m/min,ap=0.2~8mm,f=0.5~2mm/r
刀片材料的选择
由给定的原始材料：被加工工件材料为40Cr，连续切削完成粗车工序，按照硬质合金选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT5。
刀片夹固结构的选择
考虑到加工在CA6140普通机床上进行，且属于连续切削，参照《刀具课程设计指导书》表2.1典型刀片加固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。

刀具合理几何参数的选择
根据刀具几何参数的选用原则，并考虑到可转位车刀的几何角度形成特点，选取如下四个主要角度：①前角②后角③主偏角④刃倾角。
后角的实际数值以及副后角和副角在计算刀槽角度时经校验后确定。
切削用量的选择
根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量。粗车时切削深度=3mm，进给量f=0.5mm/r,切削速度v=80m/min.
刀片形状和尺寸的选择
①选择刀片有无中心固定孔。由于刀片加固结构已选定为偏心式，因此应选用有中心固定孔的刀片。
②选择刀片形状。按选定主偏角45°，参照本章2.4节的表2.3刀片形状的选用原则，选用正方形刀片（这样既可以提高刀尖强度，又增加了散热面积，使刀具寿命有所提高，还可以减小已加工表面的残余面积，使表面粗糙度数值减小）。
③选择刀片精度等级。参照本章2.4节表2.4刀片精度等级的选用原则，选用U级。
④选择刀片内切圆直径。根据已定=3mm，，，代入下式，可得：Le=/sincos=3.011mm;
==mm
⑤选择刀片厚度s。根据已选定的粗车时切削深度=3mm,进给量f=0.5mm/r,通过图2.3选择刀片厚度的诺模图，求得刀片厚度S≥4.76mm。
⑥选择刀尖圆弧半r。根据已选定的粗车时切削深度=3mm,进给量f=0.5mm/r,利用一般刀片刀尖圆弧半径应等于或大于车削时最大进给量的1.25倍，求得连续切削时的刀尖圆弧半径为r=0.6mm。
⑦选择刀片断屑槽形式和尺寸，参照本章2.4节中刀片断屑槽形式和尺寸的选择原则，根据已知的原始条件，选用A型断屑槽，断屑槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后便可确定。
综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是FNUM190608(见下图),其具体尺寸为：
L=19mm，d=15.875mm，s=6.35mm，=6.35mm，r=0.8mm
刀片刀尖角=82°刀片刃倾角；断屑槽宽度=4mm；取法前角=15°。
选择刀垫型号和尺寸
刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固接结构以及刀片的型号和尺寸。选择与刀片形状相同的刀垫，正方形中心有圆孔。其基本尺寸长度L=14.88mm，厚度S=4.76mm，中心孔直径d1=7.6mm。材料硬质合金YG8。
九、计算刀槽角度
可转为车刀几何角度、刀片几何角度、和刀槽几何角度之间的关系。刀槽角度的计算步骤是：
①刀杆主偏角==45°
②刀槽刃倾角=
③刀槽前角
将、=15°、代入下式
tan=（tan-tan/cos）/(1+tantancos)=-0.133则
④验算车刀后角。
车刀后角的验算公式为
（2.13）
当时上式可变为：
（2.14）
将、代入上式得：
，则=-7.44°
与所选角度数值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角≈=-7.5°。
⑤刀槽副偏角

因为，
所以，（2.15）
车刀刀尖角的计算公式为：
（2.16）
当=90°时，式（2.14）成为：
（2.17）
将、代入式（2.17），得：
=0.139=82°
故=180°82°90°=8°取=8°
⑥验算车刀副后角。车刀副后角的验算公式为：
（2.18）
当=0°时，上式为：
（2.19）
而（2.20）
（2.21）
将、=、=82°代入，得：
=−0.068所以=−3.908°
=−0.143所以=−8.11°
再将=−3.908°、=−8.11°代入，得
tan=−tan（−3.908°）（−8.11°）=0.067
所以=3.83°可以满足要求。
刀槽副后角=故：=3.83°取=4°
综上，可归纳出车刀的几何角度：
，=7.5°，=45°，=8°，，=3.83°
刀槽的几何角度：
，=7.5°，=45°，=8°，=−5°，=4°
十、计算铣