1、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一二、 原始数据工件材料：40Cr Ra3.2机床：C620 CA6140其他数据： =80120m/min,ap=0.28mm,f=0.52mm/rcv三、 刀片材料
2、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。四、 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。五、 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：前角 后角 主偏角 刃倾角 。 07.507.5r45K5s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。六、 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
3、量。粗车时切削深度 =3mm，进给量paf=0.5mm/r,切削速度 v=80m/min. 七、 刀片形状和尺寸的选择 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。 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） 。 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。 选择刀片内切圆直径。根据已定 =3mm， ， ，代入下式，可得：par45K
4、sLe= /sin cos =3.011mm; parKs= = mm 1.5Le.3014.5 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pa2.3 选择刀片厚度的诺模图，求得刀片厚度 S4.76mm。 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p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。 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
5、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 1d刀片刀尖角 =82刀片刃倾角 ；断屑槽宽度 =4mm；取法前角 =15。0sbnWnb八、 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
6、、和刀槽几何角度之间的关系。 刀槽角度的计算步骤是： 刀杆主偏角 = =45 rgKr 刀槽刃倾角 =s5 刀槽前角 og将 、 =15、 代入下式07.5nbstan =（tan -tan /cos ）/(1+tan tan cos )=-0.133 则 og0snb0s7.5og 验算车刀后角 。 车刀后角的验算公式为 （2.13）0tan(ttancos)/(1tancos)bgg当 时上式可变为：b（2.14）2tatcsnog将 、 代入上式得：7.5ogs， 则 =-7.44 0ta=130与所选角度数值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角 =-7.5。 og0 刀槽副偏角 180-
7、rgrrKK因为 ，rrgr所以 ， （2.15）180-rgrK车刀刀尖角的计算公式为 ：（2.16）2cos(tancos)tansicorrbgogs当 =90时，式（2.14）成为 ： rb（2.17）cstansicrogs将 、 代入式（2.17） ，得： 7.5ogs rgK=0.139 =82 csrr故 =180 82 90=8 取 =8 rgrKrg验算车刀副后角 。车刀副后角 的验算公式为： 000(tantcos)t1bgg（2.18）当 =0时，上式为： nb20tatcosgg（2.19）而 tantcostansioggrgr（2.20）tantsintcsogo
8、grgr（2.21）将 、 = 、 =82 代入，得： 7.5ogsg5rgsg=0.068 所以 =3.908 tant(.)co82tan()si82o=0.143 所以 =8.11 sicoog sg再将 =3.908 、 =8.11 代入，得 sgtan =tan（3.908 ） （8.11）=0.067 02co所以 =3.83 可以满足要求。 g刀槽副后角 = 故 ： =3.83 取 =4 og0ogog综上，可归纳出车刀的几何角度： ， =7.5， =45， =8， ， =3.83 07.50rKr5s0刀槽的几何角度： ， =7.5， =45， =8， =5， =4 .ogog
9、rgrgsgog十、 计算铣制刀槽时需要的角度 1、计算刀槽最大负前角 及其方位角gg将 、 =5 代入下式，得 ：7.5ogs=0.158 2020tanta(.)tan(-5)所以 =8.98 g=1.5 2020tata(7.)ta(-)所以 =56.39 g2、计算刀槽切深剖面前角 和进给剖面角 pgfg将 、 =5 、 =45 代入下式，得 7.5ogsgrKtan =tan（7.5）cos90+tan（5）sin90=0.0875 ptan =tan （7.5） sin90tan（5）cos90 =0.0125 fg所以 =5 =7.5pfg十一、 选择刀杆材料和尺寸 1、选择刀杆
10、材料 选用 45 钢为刀杆材料，热处理硬度为 HRC3845，发黑。 2、选择刀杆尺寸 、选择刀杆截面尺寸，因加工使用 CA6140 普通车床，其中心高为 220mm，按照表2.37，并考虑到为提高刀杆强度，选取刀杆截面尺寸 B H=2025 2m由于切削深度 =0.5mm，进给量 f=0.4mm/r，可不比校验刀杆强度 pa、选择刀杆长度尺寸为 100mm 十二、选择偏心销及其相关尺寸 1、选择偏心销材料，偏心销材料选用 40Cr，热处理硬度为 HRC4045，发黑。 2 选择偏心销直径 和偏心量 cd= （0.20.4）mm c1前面已选定 =6.35mm ，则 =6.350.4=5.95
11、mm c偏心量：21cde为计算方便，取 = =1.3， = ，=1， 则式（2.5）成为12cd221，则取 e=0.75mm。0.13.590.7cedm为使刀片夹固可靠，选用自锁性能较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径为 M6。 23、计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置 =6.35mm，d=15.875mm ，1d=5.95mm，e=0.3mm cd取 =30，代入，得 6.3592m= +0.3sin30 cos30=7.915mm 15.872n= 0.3cos30 sin30=7.58mm.十三、绘制车刀工作图和零件图1.偏心式 45 硬质合金可转位外圆车刀图2. 偏心式 45 硬质合金可转位外圆车刀刀杆图:
