硬质合金可转位车刀设计

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1、七、硬质合金可转位车刀设计［原始条件］加工推动架工序1中车￠50端面，工件材料HT200，铸件。表面粗糙度要求达到Ra6.3，需采用粗车完成其端面车削，总余量为3mm，使用机床为CA6140普通车床。试设计一把硬质合金可转位车刀。设计步骤为：（1）选择刀片夹固结构。考虑到加工在CA6140普通车床上进行，且属于连续切削，由《切削手册》表4-22典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。（2）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HT200，连续切削，完成粗车工序，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）选择车刀合理角度。根据

2、刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度：①前角γo=15°；②后角ao=5°；③主偏角kr=90°；④刃倾角λs=-6°。后角ao的实际数值以及副后角a¢o和副偏角k¢rg在计算刀槽角度时，经校验后确定。（4）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。粗车时：切削深度ap=3mm，进给量f=0.5mm/r，切削速度v=122m/min；（5）选择刀片型号和尺寸：①选择刀片有无中心固定孔。由于刀片夹具结构已选定为偏心式，因此应选用中心有固定孔的刀片。②选择刀片形状。按选定的主偏角kr=90°，根据《切削手册》表4-20刀片形状的

3、选择原则，选用正三角形刀片。③选择刀片精度等级。由《切削手册》表4-17刀片精度等级的选择原则，选用U级。④选择刀片内切圆直径d（或刀片边长L）。根据已确定的ap=3mm，kr=90°和λs=0°，将ap、kr和λs代入《金属切削刀具课程设计指导书》公式（2.5），可求出刀刃的实际参加工作长度Lse为Lse===3.0mm则所选用的刀片边长L应为L＞1.5Lse=1.5×3.016=4.50mm因为是正三角形刀片，L=√3dd=2.60mm⑤选择刀片厚度s。根据已选定的ap=3mm、f=0.5mm/r，根据刀片厚度的诺模图求得刀片厚度s≥3.8mm。⑥选择刀尖圆弧半径rε。根据已选定的a

4、p=3mm、f=0.5mm/r及通过刀尖圆弧半径诺模图，求得连续切削时的rε=0.8mm。⑦由于工件材料为HT200，所以刀片可以无断屑槽。综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是：TNUM160408-V2（《金属切削刀具课程设计指导书》表2.11），其具体尺寸为L=16.5mm；s=4.76mm；d1=3.81mm；m=13.494mm；rε=0.8mm刀片刀尖角εb=60°；刀片刃倾角λsb=0°；断屑槽宽Wn=2mm；取法前角γnb=20°。刀片法后角anb=0°(6)选择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。本题选择与

5、刀片形状相同的刀垫，正三角形，中心有圆孔。T16B其尺寸为：L=14.77mm；厚度s=3.18mm；中心孔直径d1=5.6mm。材料为YG8。(7)计算刀槽角度。可转位车刀几何角度、刀片几何角度、刀槽几何角度之间的关系，《金属切削刀具课程设计指导书》图2.5所示。刀槽角度计算步骤是；①刀杆主偏角krgkrg=kr=90°②刀槽刃倾角λsgλsg=λs=-6°③刀槽前角γog将γo=15°、γnb=20°、λs=-6°代入式（2.8），得tanγog==-0.087则γog=-5°，取γog=-5°。④验算车刀后角ao。车刀后角ao的验算公式为tanao=(1)当anb=0°时，则式（1

6、）成为tanao=-tanγogcos2λs(2)将γog=-5°、λs=-6°代入式（2），得tanao=-tan（-5°）cos2（-6°）=0.87，则ao=4.946°与所选角度值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角aog≈ao，故aog=5°。⑤刀槽副偏角k¢rg=kr=180°-kr-εr因为εrg=εr，krg=kr所以k¢rg=180°-krg-εrg=180°-kr-εr(3)车刀刀尖角εr的计算公式为：cosεr=[cosεrb-tangogsinls]cosls(4)当εrb=60°时，将gog=-5°、ls=-6°代入式(4)，得cosεr=[cosεrb-tang

7、ogsinls]cosls=0.499εr=60.05°（60°3′）故k¢rg≈k¢r=180°-90°-60.05°=29.95°取k¢rg=30°⑥验算车刀副后角a¢o。车刀副后角a¢o的验算公式为tana¢o=(5)当anb=0°时，式(5)成为tana¢o=-tanγ¢ogcos2λ¢sg(6)而tanγ¢og=-tanγogcosεrg+tanλsgsinεrg(7)tanλ¢sg=tanγogsinεrg+tanλsg