刀具课程设计

课程设计说明书

学生姓名：学号：

学院：机械工程与自动化学院

专业：机械设计制造及其自动化

题目：圆孔拉刀及

矩形花键铣刀设计

教师：职称:

教师：职称:

2007年7月4日

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课程设计任务书

2006/2007 学年第2 学期

学院：机械工程与自动化学院

专业：机械设计制造及其自动化

学生姓名：学号：

课程设计题目：圆孔拉刀及

矩形花键铣刀设计

起迄日期：6月18日～6月23日

课程设计地点：

指导教师：

系主任：

下达任务书日期: 2007年6月15日2

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前言

将近一学期的金属切削原理及刀具的学习和认识，我们了解了各种刀具的材料，使用范围，使用方法及其性能；并且能够自己动手设计并能根据设计条件及加工条件查用资料、工作手册及公式具备计算设计简单刀具的能力 。

一.圆孔拉刀设计 拉刀的种类很多，其中圆孔拉刀是使用很广泛的一种，圆孔拉刀由工作部分与非工作部分组成。圆孔拉刀在加工工件时，因拉削方式不同每个刀齿的切屑层形状，切削顺序和切削位置也不同，而且它与切削力的大小，刀齿的负荷，加工质量，拉刀耐用度拉削长度等都有密切的关系，因此要根据需要设计拉刀。

（1）拉刀上有很多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿（或前一组刀齿），所以当拉刀作直线运动时，便能依次的从工件上切下很薄的金属层。故加工质量好，生产效率高。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。

拉削有如下特点 ：

1.1拉削时只有主运动，拉床结构简单操作方便。

1.2拉削速度较低，一般为28/min v m =:，拉削平稳，且切削厚度很薄，因此拉刀精度可达到79IT :，表面粗糙度达

2.5 1.25a R m m :。

1.3同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程完成粗、精加工，生产效率高。 1.4每一刀齿在工作过程中只切削一次，刀齿磨损慢，刀具耐用度高，寿命长。 1.5加工范围广，可拉削各种形状的通孔和外表面，但拉刀设计、制造复杂，价格昂贵，较适于大批量生产中应用。

2圆孔拉刀有以下几种拉削方式

2.1普通拉削方式

这种拉削方式是将拉削余量一层一层地顺序切下，切削宽度较大，切削厚度较小，刀齿多，拉刀长，生产率不高，也不适用于拉削有硬皮的工件。这种方式又可粉为：同廓拉削方式与渐成拉削方式。

2.2 轮切拉削方式

按此种方式设计的拉刀，有几组齿，每组中包含两或三个刀齿。同一组的刀齿直径相同，他们共同切除拉削余量中的一层金属。每个刀齿的切削位置是相互错开的各切除一层金属中的一部分，

2.3 综合拉削方式

按此种方式设计的拉刀，每个齿都有齿升量。在粗切齿与过渡齿上做出交错的弧形凹槽，这些齿按轮切方式工作。而第2，3，4各齿的切削厚度为第1齿的二倍。

精切齿按同廓方式工作。

二.花键铣刀设计

成型车刀又称样板刀，它是加工回转体成形表面的专用刀具，它的切削刃形状实根据工件的廓行设计的。成型车刀主要用于大量生产，在半自动或自动车床上加工内、外回转体的成形表面。当生产批量较小时，也可在普通车床上加工成形表面。采用成型车刀可保证稳定的加工质量（加工精度可达IT9～10级，表面粗糙度Ra 可达2.5～10）；生产效率高（因为只经过一个切削过程就可切出所需要的成行表面）；刀具的可重磨次数多，使用期限长。但成形车刀的设计、计算和制造比较麻烦，制造成本也较高，一般是在成批、大量产中使用。目前多在纺织机械厂、汽车厂、拖拉机厂、轴承厂等工厂中使用。

成形车刀的种类很多，也有不同的分类方法。若按刀具本身的结构和形状分，有平体、棱体、和圆体三种；若按进给方向分，则有沿工件径向进给的和切向给的两种。圆体成行车刀与平体成行车刀和棱体成形车刀相比，它的可重磨次数多。它可用来加工内、外成形表面的工件，制造也比较方便，因而用的较多。工件如图1所示，所以本设计方案就采用圆体成6

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形车刀。

我设计的成形车刀和矩形花键拉刀为最简单的刀具。其中拉刀为单独拉花键的矩形花键拉刀，以设计要求中给出的圆孔部分为预制孔，只拉花键，拉刀上只有花键齿。

具体设计过程

一.圆孔拉刀设计过程

（1）选择刀具类型

对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。

采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。

（2）正确选择刀具材料

刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。但由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。

根据《刀具课程设计指导书》表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。但是本人的设计任务书要求被加工的材料为灰铸铁，因此计算和查表时的注意。拉刀的机构如下：

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以下为圆孔拉刀设计计算过程。其中“计算公式或查表栏”中未添公式的均为查表所得数据。

矩形花键拉刀设计

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说明：其中计算中的各种符号所表示的意义如下图所示

（1） 容屑槽

根据表，直线齿背容屑槽尺寸：基本型

图1

（2）分屑槽 取I 型

分屑的作用：使切屑易于变形，易于卷屑。 分屑槽位置：应前后齿错开。

图2

（3）柄部

根据表4-17查得圆柱形前柄部尺寸为：

图3

（4）根据表4-18圆柱形后柄：

图4

（3）前导部主要起导向和定心作用，故应和予制孔形状相同。

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图5

（6）前导部：

图6

（7）后导部：

图7

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2.2 矩形花键铣刀的方案设计

铣刀是一种应用广泛的多齿多刃回转刀具。铣削加工时，铣刀绕其轴线转动，而工件则作进给运动。铣削是同时参加工作的切削刃总长较长，且无空行程，而使用的切削速度也较高，固加工生产率一般较高，表面粗糙度值较小。铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。

常用的铣刀种类如下：

1）盘铣刀

一般采用在盘状刀体上机夹刀片或刀头组成，常用于端铣较大的平面。

图1

2）端铣刀

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端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于加工平面类零件，端铣刀除用其端刃铣削外，也常用其侧刃铣削，有时端刃、侧刃同时进行铣削，端铣刀也可称为圆柱铣刀。

图2

3）成型铣刀

成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状（如角度面、凹槽面等），也适用于特形孔或台。图4-4示出的是几种常用的成型铣刀。

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图3

4）球头铣刀

适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。

图4

5）鼓形铣刀

主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。

被加工零件如图2.所示，工件材料为：30钢；硬度HBS180 ；强度σb = 500Mpa；工件长度L=40mm。

1）矩形花键加工属于精加工，所以前角rf=0度

2）矩形花键铣刀齿形设计

在rf=0度的情况下，工件法剖面截形就是铣刀的齿形h=hw+(1~2)=3.5

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