可转位车刀

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 CA6140v=80~120m/min,a p=0.2~8mm,f=0.5~2mm/r其他数据：c三、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。

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：①前角°07.5ϒ=②后角°07.5α= ③主偏角°r 45K = ④刃倾角°5s λ=-。

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，查表确定切削用量。

粗车时切削深度p a =3mm ，进给量f=0.5mm/r,切削速度v=80m/min.七、 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p a =3mm ，°r 45K =，°5s λ=-，代入下式，可得： Le=p a /sin r K cos s λ=3.011mm;1.5L Le > =1.5 3.011⨯=4.50mm⑤ 选择刀片厚度s 。

根据已选定的粗车时切削深度p a =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p a =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 ，1d =6.35mm ，r=0.8mm刀片刀尖角ε=82°刀片刃倾角 °0sb λ=；断屑槽宽度n W =4mm ；取法前角nb ϒ=15°。

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、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rg K = r K =45°② 刀槽刃倾角sg λ=°5s λ=-③ 刀槽前角og γ将°07.5ϒ=、nb ϒ=15°、°5s λ=-代入下式tan og γ=（tan 0γ -tan nb ϒ/cos s λ）/(1+tan nb ϒ tan 0γcos s λ)=-0.133 则°7.5og γ=- ④ 验算车刀后角0α。

车刀后角的验算公式为0tan (tan tan cos )/(1tan cos )nb og s og s ααγλγλ=-+ （2.13）当°0nb α= 时上式可变为：2tan tan cos nb og s αγλ=- （2.14）将°7.5og γ=- 、°5s λ=-代入上式得：0tan =0.13α， 则0α=-7.44°与所选角度数值相近，可以满足切削要求。

而刀杆后角og α≈0α=-7.5°。

⑤ 刀槽副偏角°''180-rg r r r K K K ε==-因为rg r εε=，rg r K K =所以°'180-rg r r K K ε=-， （2.15） 车刀刀尖角的计算公式为 ：cos [cos tan sin ]cos r og s s εεγλλ= （2.16） 当rb ε=90°时，式（2.14）成为 ： cos tan sin cos r og s s εγλλ=- （2.17）将°7.5og γ=- 、°5s λ=-代入式（2.17），得： 'rg Kcos r ε=0.139 r ε=82°故 ''rg r K K ≈=180°-82°-90°=8° 取 'rg K =8°⑥验算车刀副后角0'α。

车刀副后角0'α的验算公式为：0(tan 'tan 'cos ')tan '1tan 'tan 'cos 'nb og og nb og og αγλααγλ-=+ （2.18）当'nb α=0°时，上式为：20tan 'tan 'cos 'og og αγλ=- （2.19）而 tan 'tan cos tan 'sin og og rg sg rg γγελε=-+ （2.20）tan 'tan sin tan 'cos og og rg sg rg λγελε=+ （2.21）将 °7.5og γ=-、 sg λ=°5s λ=-、 rg r εε==82° 代入，得：'sg λ°°°°tan 'tan(7.5)cos82tan(5)sin82og γ=--+-=−0.068 所以 'og γ=−3.908°°°°°tan 'tan(7.5)sin82tan(5)cos82og λ=-+-=−0.143 所以 'sg λ=−8.11° 再将 'og γ=−3.908° 、'sg λ=−8.11° 代入，得tan 0'α=−tan （−3.908°）2cos （−8.11°）=0.067所以 0'α=3.83° 可以满足要求。

'og α刀槽副后角 'og α=0'α故 ：'og α=3.83° 取'og α=4°综上，可归纳出车刀的几何角度：°07.5ϒ= ，0α=7.5°，r K =45°，r 'K =8°，°5s λ=-，0'α=3.83° 刀槽的几何角度：°7.5og γ=-，og α=7.5°，rg K =45°，'rg K =8°，sg λ=−5°，'og α=4°十、 计算铣制刀槽时需要的角度1、计算刀槽最大负前角gg γ及其方位角gg τ将 °7.5og γ=-、sg λ=−5° 代入下式，得 ：tan gg γ==−0.158所以 gg γ=−8.98°tan gg τ=°所以 gg τ=56.39°2、计算刀槽切深剖面前角pg γ和进给剖面角fg γ将 °7.5og γ=-、sg λ=−5° 、rg K =45° 代入下式，得tan pg γ=tan （−7.5°）cos90°+tan （−5°）sin90°=−0.0875°tan fg γ=tan （−7.5°） sin90°−tan （−5°）cos90°=0.0125°所以 pg γ=−5° fg γ=−7.5°十一、 选择刀杆材料和尺寸1、选择刀杆材料选用45钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38～45，发黑。

2、选择刀杆尺寸①、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=20×252mm由于切削深度 p a =0.5mm ，进给量f=0.4mm/r ，可不比校验刀杆强度②、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HRC40～45，发黑。

2选择偏心销直径c d 和偏心量c d =1d −（0.2~0.4）mm前面已选定1d =6.35mm ，则c d =6.35−0.4=5.95mm偏心量：212c d d e μμ+≤ 为计算方便，取1μ=2μ=1.3，c d =2d ，=1，1=则式（2.5）成为0.130.13 5.950.77c e d mm ≤=⨯=，则取e=0.75mm 。

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2d 为M6。

3、计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置 1d =6.35mm ，d=15.875mm ， c d =5.95mm ，e=0.3mm取 β=30°，代入，得6.35 5.952- m=15.8752+0.3sin30°−6.35 5.952-cos30°=7.915mm n=15.8752−0.3cos30°−6.35 5.952-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:。