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1、哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）硬质合金可转位车刀设计1.初始条件设计螺纹车刀，加工 M25 的外螺纹，加工材料为 45 钢，机夹形式为楔销（块）式，刀片有后角。假定刀具完成粗车、半精车两道工序，所用车床为 CA6140 普通车床。2.题目分析（1）加工外螺纹，说明在此之前已经完成直径为 25mm 的圆柱面加工；（2）所加工的普通螺纹由 GB/T 196-81 知其属于极少用的第三系列公称直径，其螺距 P=1.5mm，中径 d2=24.026mm，小径 d1=23.376mm。3.刀片选择（1 1）选择刀片夹固结构。）选择刀片夹固结构。由于已知条件知，刀片夹固结构为楔销（块）式。（2 2）
2、选择刀片材料（硬质合金牌号）选择刀片材料（硬质合金牌号） 。由原始条件给定：被加工工件材料为 45 钢，连续切削，完成粗车、半精车两道工序。按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为 YT15。（3 3）选择车刀合理角度。）选择车刀合理角度。根据刀具合理几何参数你的选用原则，并考虑到可转位车刀几何角度的形成特点，选取如下五个主要要角度：刀尖角r=60；纵向前角 0=0（同左侧刃前角 1=0，右侧刃前角2=0） ；左侧刃后角 1=35，右侧刃后角 2=35；刃倾角 =0（左右两侧刃） ；左侧刃偏角 r=60。后角的实际数值，以及刃倾角，前角在计算刀槽角度时，经校验后确定。（4 4）选
3、择切削用量）选择切削用量。根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量。哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）由于螺纹车刀的进给量已经由螺距确定（在数值上 f=P） ，又由于切削螺纹时，切削力和发热量都比切削外圆时大，故采用多次走到的方式。需走刀三次，最后一次走刀为修型作用，相当于半精加工，以此：f=1.5mm/r，分为三次走刀。第一次：ap=0.4mm,第二次 ap=0.3mm，第三次ap=0.1mm.取切削速度 v=60m/s（5 5）选择刀片型号和尺寸）选择刀片型号和尺寸选择刀片有无中心孔。由于刀片夹固结构为楔块式，因此选用有中心固定孔的刀片。选择刀片形状。由于刀尖角为 60，故选用三角形刀片
4、。刀片精度等级。参照参考文献【1】2.4、2.5 节刀片精度等级的选择原则，选用 U 级。选择刀片内切圆直径 d（或刀片边长 L） 。将各参数带入参考文献【1】式（2.5） ，求出刀刃的实际参加工作长度 Lse为：= mmsincosp se rsaL0.8=0.924sin60 cos0则所选刀片边长 L 应为L1.5Lse=1.50.924mm=1.386mm因为是三角形刀片，所以：1.386d0.8mm33L选择刀片厚度 s。根据已选的 ap=0.8mm，f=1.5mm/r.通过参考文献【1】图 2.3（选择刀片厚度的诺模图） ，求得刀片厚度 s4.8mm选择刀尖角圆弧半径 r。根据已选
5、的 ap=0.8mm，f=1.5mm/r.通过参考文献【1】图 2.4（选择刀尖角圆弧半径的诺模图） ，求得连续切削式的刀片厚哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）度 r2.4mm.选择刀片断屑槽的型式和尺寸。选用无断屑槽。综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是 TBUA160404（。其具体尺寸为：L16.59mm，d=9.5250.08mm，s=4.760.13mm，d1=3.810.08mm，m=13.8870.13mm，r=0.40.1mm，法向后角 nb=5，刀片刃倾角nb=04.选用硬质合金刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫形状和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。本题
6、选择与刀片形状相同的刀垫：正三角形，有圆孔。由参考文献【1】表 2.16 知其尺寸为：d=8.53mm, s=3.18mm, m=12.395mm, d=5.6mm, r=0.4mm L=14.77mm, D=7mm, C=1.5mm, 型号为 T16B,材料为 YG8.5.计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系。由参考文献【1】图 2.5 所示。由于螺纹升角的影响，螺纹车刀工作时，工作角度与标注角度相差太大（特别是对于大螺距螺纹和多线螺纹） ，且一侧的后角增大而另一侧的后角减小。但对于本题影响很小，故可忽略不计。刀槽角度的计算步骤为：刀槽角度的计算步骤为： 刀杆
7、左刃偏角（几何上类似于主偏角）rg：rg=r=60哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文） 刀槽的刃倾角 sg: sg=0s刀槽前角 og:刀具前角 0=0由参考文献【1】式（2.8）00 0tantancostantan1tantancosnbs og nbs 故 og=0=0验算车刀后角 0，车刀后角的验算公式为：0tantancostan=tan1tantancosnbogs nb nbogs解得 0=5与所选角度值相近，故可满足切削要求，而刀杆后角 og0，故取og=5刀槽右侧刃偏角0180rgrrr因为 ， rgrrgr所以 180180rgrgrgrr车刀刀尖角 r的计算公式为2cos
8、cos1 (tancos)tansincosrrbogsogsscosrb解得=60r哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）故60rgr验算车刀右侧刃后角（0，车刀“副后角”的验算公式为： 0tantancostan1tantancosnbogognbogsg而 tantancostansinogogrsgr tantansintancossgogrsgr将带入，得：0.99 ,0.57 ,59.985ogsgrg 解得 og=0解得 sg =0再将 og=0，sg =0带入式中得：0=5。可以满足切削要求。刀槽“副后角”og0，取 og=5综合上述计算，可以归纳出：车刀的几何角度左侧刃：000
9、 ,5 ,60 ,0rs右侧刃： 000 ,5 ,60 ,0rs刀槽的几何角度：左侧：0 ,5 ,60 ,0ogogrgsg右侧：0 ,5 ,60 ,0ogogrgsg6.计算铣制刀槽时需要的角度计算刀具最大负前角 gg及其方位角 gg 。由参考文献【1】式（2.9） ，得22tantantan0ggogsg 哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）gg=0由参考文献【1】式（2.10） ，得tantantanog gg sggg=90计算刀槽切深剖面前角 pg和进给剖面前角 fg由参考文献【1】式（2.11）和式（2.12）得tantancostansin0pgogrgsgrgtantansin
10、tancos0fgogrgsgrg所以 pg=0pg=07.选择刀杆材料和尺寸选择刀杆材料。选用 45 号钢为刀杆材料，热处理硬度为 HRC3845，发黑处理。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。按照参考文献【1】表 2.37，并考虑到为提高刀杆强度，选取刀杆截面尺寸BH=2025（mm2）由于切削深度 apmax=0.4mm,进给量 f=1.5mm/r，可以不必校验刀杆强度。、选择刀杆长度尺寸。参照参考文献【1】2.5.1.3 节刀杆长度尺寸选用原则，选取的刀杆长度为 150mm8.绘制车刀工作图和零件图如图纸所示。哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）参考文献：【1】王娜君.金属切削刀具课程设计指导书.2000 年
