圓孔拉刀及矩形花鍵銑刀設計(刀具課程設計)

1、<p>　　圓孔拉刀及矩形花鍵銑刀設計說明書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.圓孔拉刀的設計.3</p><p>　　1.1原始條件和設計要求...............................................................................

2、........3</p><p><b>　　1.2設計步驟3</b></p><p>　　1.3選擇拉刀材料3</p><p><b>　　1.4拉削方式3</b></p><p><b>　　1.5拉削余量4</b></p><p><

3、;b>　　1.6幾何參數4</b></p><p><b>　　1.7齒升量4</b></p><p><b>　　1.8確定齒距4</b></p><p>　　1.9確定同時工作齒數5</p><p>　　1.10容屑槽形狀5</p><p>　

4、　1.11確定容屑系數5</p><p>　　1.12確定容屑槽尺寸5</p><p>　　1.13拉刀的分屑槽形狀及尺寸5</p><p>　　1.14確定拉刀的齒數和每齒直徑6</p><p>　　1.15柄部結構形式及尺寸7</p><p>　　1.16頸部直徑與長度8</p><

5、p>　　1.17過渡錐長度9</p><p>　　1.18前導部直徑長度9</p><p>　　1.19后導部直徑長度9</p><p>　　1.20柄部前端到第一齒長度........................................91.21計算最大切削力........................................

6、......9</p><p>　　1.22拉床拉力校驗...............................................10</p><p>　　1.23拉刀強度校驗...............................................10</p><p>　　1.24計算校驗拉刀................

7、...............................10</p><p>　　1.25確定拉刀技術要求...........................................11</p><p>　　2.矩形花鍵銑刀的設計.......................................... 13</p><p>　　2.1原始

8、數據....................................................13</p><p>　　2.2設計步驟....................................................14</p><p>　　2.3齒槽半角..................................................

9、..14</p><p>　　2.4齒頂圓弧中心半角............................................14</p><p>　　2.5齒頂寬......................................................14</p><p>　　2.6初算齒廓高度...................

10、.............................14</p><p>　　2.7銑刀寬度....................................................14</p><p>　　2.8按銑刀寬度最后確定齒廓高度..................................15</p><p>　　2.9銑刀齒頂

11、圓弧半徑............................................15</p><p>　　2.10齒頂圓角半徑...............................................15</p><p>　　2.11銑刀前角...................................................15<

12、/p><p>　　2.12容屑槽形式.................................................15</p><p>　　2.13銑刀孔徑...................................................15</p><p>　　2.14銑刀外徑..........................

13、.........................15</p><p>　　2.15銑刀圓周齒數.............................................. 16</p><p>　　2.16銑刀的后角.................................................16</p><p>　　2.17鏟

14、削量.....................................................16</p><p>　　2.18容屑槽圓角半徑.............................................16</p><p>　　2.19容屑槽深度................................................ 1

15、6</p><p>　　2.20容屑槽間角.................................................17</p><p>　　2.21分屑槽尺寸.................................................17</p><p>　　2.22空間倒角尺寸....................

16、...........................17</p><p>　　2.23校驗...................................................... 17</p><p>　　2.24技術條件.................................................. 17</p><p>

17、　　2.25參考文獻.................................................. 19</p><p>　　2.26總結......................................................20</p><p>　　1. 圓孔拉刀的設計</p><p>　　1.1原始條件和設計要求<

18、;/p><p>　　工件直徑D=mm , 工件拉削孔長度L=40mm , 拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6m,孔內無空刀槽,工件拉削孔部截面圖如下:</p><p>　　工件材料為：20鋼；硬度HBS120 ；強度σb =400Mpa。 選用L6120型號的拉床 。</p><p><b>　　1.2設計步驟</b></p><

19、;p><b>　　1.3選擇拉刀材料</b></p><p>　　拉刀材料常用 W6Mo5Cr4V2高速工具鋼整體制造,一般不焊接柄部.由于拉刀制造精度高,技術要求嚴,在刀具成本中加工費用占的比重比較大,為了延長拉刀壽命,所以生產上也用W25Mo Cr4VCo8和W6Mo5Cr4V2Al等硬度和耐磨性均較高的高性能高速鋼制造.但一般常用W6Mo5Cr4V2,故該拉刀材料選擇W6Mo5C

20、r4V2.</p><p><b>　　1.4拉削方式</b></p><p>　　拉刀有三種拉削方式：普通（分層）拉削、輪切（分塊）拉削、綜合拉削。拉削方式不同，拉刀的結構隨之而異。所謂綜合拉削方式，即在同一只拉刀上采用了兩種拉削方式的組合.它的粗精切削齒都不分組,粗切削齒上開圓弧形分削槽,槽寬略小于刃寬,前后刀齒上分削槽交錯排列,故粗切削齒上齒升量較大,拉削表面質

21、量高,拉刀制造容易,適用于拉削余量較多的圓孔,是目前常用的一種拉削方式。因為綜合拉削方式具有不少的優(yōu)點，所以圓孔拉刀一般都采用這種拉削方式。</p><p><b>　　1.5拉削余量</b></p><p>　　假設拉削前的孔是用鉆頭加工的，則其拉削余量可用如下公式查表15-1:</p><p>　　計算余量 A=0.005dm+(0.1～

22、0.2) =0.00540.030+0.15=1.15mm</p><p>　　按GB143878《錐柄麻花鉆》第1系列取 </p><p>　　實際余量 mm </p><p><b>　　1.6幾何參數</b></p><p>　　拉刀的幾何參數主要指刀齒上的前角,后角和后刀面上的刃帶寬,為制造方便,其校

23、準齒上的前角通常與切削齒相同。</p><p>　　查表有: 切削齒: 前角= 后角= </p><p>　　校準齒: 前角= 后角= </p><p>　　精切齒： 前角= 后角=</p><p>　　刃帶寬: 粗切齒

24、精切齒:0.1~0.2 校準齒: 0.2~0.3</p><p><b>　　1.7齒升量</b></p><p><b>　　查表15-4</b></p><p>　　粗切齒: =0.02mm mm.</p><p><b>　　1.8確定齒距</b></p>

25、<p>　　查表15-7有 粗切齒齒距: P=(1.25～1.5)=7.90～9.49 取P=9mm</p><p>　　精切齒齒距,校準齒齒距: </p><p>　　==(0.60.8)P=4.8～7.2 取P=6.3mm</p><p>　　1.9確定同時工作齒數</p><p>　　由計算式: 最少同時工作齒數=

26、L/P 取=4 </p><p>　　最多同時工作齒數=L/P+1 取=5</p><p><b>　　且滿足3Ze8</b></p><p><b>　　1.10容屑槽形狀</b></p><p>　　為減少加工容屑槽的成形車刀和樣板的種類，應盡量將容屑槽的形狀和尺寸標準化，系列化。

27、目前常用的容屑槽形狀有直線齒背型，曲線齒背型和直線齒背雙圓弧型三種.選用曲線齒背型。</p><p>　　1.11確定容削系數K</p><p>　　容屑系數K=Ap/Ad= 根據=0.04 一般加工鋼料時，K=2.5~5.5，查表15-10 取K=3.0,符合要求。</p><p>　　1.12確定容屑槽尺寸</p><p>　　為

28、保證拉刀有足夠的容削空間 查表15-8</p><p>　　粗切齒和過渡齒取深槽，h=4mm,g=3mm,r=2mm, R=7mm;</p><p>　　精切齒和校準齒取基本槽，h=2mm，g=2mm,r=1mm, R=4mm</p><p>　　1.13拉刀的分屑槽形狀及其尺寸</p><p>　　常用分屑槽的形狀有圓弧形和角度形兩種。圓

29、弧形分屑槽主要用于輪切式拉刀的切削齒和組合式拉刀的粗切齒和過度齒上；角度形分屑槽用于同廓式拉刀的切削齒和組合式拉刀的精切齒上。</p><p>　　故：粗切齒與過渡齒采用圓弧形分屑槽，精切齒（最后一個精切齒除外）采用角度形分屑槽。</p><p>　　圓弧形槽按表15-17設計</p><p>　　= 39 ， 槽數=14（偶數）</p><p&

30、gt;　　槽寬=(0.30.7) =4</p><p>　　切削寬度 =2=4.73</p><p>　　角度形槽按表15-11設計，前后刀齒的分屑槽應在圓周方向錯開半個槽距，交錯排列</p><p>　　=40，槽數==20</p><p>　　槽寬=11.5，深，槽形角</p><p>　　1.14確定拉刀齒數和每

31、齒直徑尺寸</p><p>　　過度齒齒數=3～5,精切齒齒數=4～7,校準齒齒數=5～7 </p><p>　　取過渡齒與精切齒齒升量遞減為：0.025、0.020、0.015、0.015、0.01、0.01mm，切除余量，其中，前2齒齒升量大于，可屬過渡齒；后4齒齒升量較小，屬精切齒。</p><p>　　=2×（0.025+0.020+0.015+

32、0.015+0.010+0.010）=0.19mm</p><p><b>　　粗切齒齒數==21</b></p><p>　　粗切齒、過渡齒、精切齒共切除余量:[（21－1）×2×0.02＋0.19] mm=0.990mm</p><p>　　剩下（1.030-0.990）=0.040的余量未切除，需增設一個精切齒切到要求

33、的尺寸。</p><p>　　按表15-11，取校準齒7個，則拉刀總齒數為：</p><p>　　= 21+4+5+7=37</p><p>　　按齒號列出了各齒直徑尺寸及其公差見表一：</p><p><b>　?。ū硪唬?lt;/b></p><p>　　1.15柄部結構形式及尺寸</p>

34、;<p>　　拉刀圓柱形前柄的結構形式可分為Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型用于柄部直徑小于18mm的拉刀，Ⅱ型用于柄部直徑大于18mm的拉刀。Ⅰ型和Ⅱ型又可分為無周向定位面和有周向定位面。當拉刀用于實現工作行程和返回行程的自動循環(huán)時，需要有后柄結構，后柄放置在拉刀后導部的后邊，后柄的結構形式有Ⅰ型和Ⅱ型兩種，Ⅰ型為整體式，Ⅱ型為裝配式，一般在后柄直徑較大時采用。</p><p>　　故該拉刀選擇 Ⅱ型A-無周向

35、定位面的圓柱形前柄型式.查表4-17 知:</p><p>　　前柄(過渡錐) </p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　　1.16頸部直徑與長度</p><p>　　頸部直徑可取與前柄直徑相同值,也可略小于前柄直徑.頸部長度要保證拉刀第一個刀齒尚未進入工件之前,拉刀

36、前柄能被拉床的夾頭夾住.因此可得拉刀頸部長度計算公式</p><p><b>　　頸部長度： </b></p><p>　　對于L6120型號的拉床,其尺寸如下:</p><p>　　式中: --頸部長度 </p><p>　　m=10～20 取m=15 </p><p>　　-

37、-拉床床壁厚度75 mm</p><p>　　--法蘭盤厚度35mm</p><p>　　--過渡錐長度10，15或20mm，這里選=15mm</p><p><b>　　頸部直徑；</b></p><p><b>　　取mm</b></p><p>　　1.17過度錐長度

38、 =15mm</p><p>　　1.18前導部直徑,長度</p><p>　　或 ，由于長徑比小于1.5，故取=40mm</p><p>　　1.19后導部直徑,長度</p><p>　　且 ~25mm 取=20mm</p><p>　　1.20柄部前端到第一齒長度</p><p&g

39、t;　　拉刀前柄端面至第1刀齒的距離</p><p>　　120+15+75+35+40=285mm</p><p>　　前柄伸入夾頭的長度 或 取=120mm</p><p>　　拉刀支托部長度=（0.5~0.7）且20mm~25mm。取=24mm。</p><p>　　1.21計算最大切削力</p><p>

40、　　查有關資料計算最大拉削力。根據綜合式拉削特點，切削厚度</p><p><b>　　KN</b></p><p>　　式中: -刀齒切削刃單位長度上的拉削力 查表有=233N</p><p>　　1.22拉床拉力校驗</p><p>　　實際拉力還應小于拉床的額定拉力F額，新拉床F實際≤0.9F額；良好狀態(tài)的舊

41、拉床F實際≤0.8F額；不良好狀態(tài)的舊拉床F實際≤（0.5~0.7）F額。</p><p>　　校驗后若發(fā)現超過許可值，可減小齒升量或加長齒距以減少拉削力Fmax,當拉床拉力不夠也可更換大拉床來加工。</p><p>　　其中L6120型拉床的公稱拉力=200 KN</p><p>　　故0.8=0.8200=160 KN,所以拉床拉力足夠.</p>

42、<p>　　1.23拉刀強度校驗</p><p>　　為防止拉刀拉斷,拉削時產生的拉應力應小于拉刀材料的許用應力,即=/,</p><p>　　式中: --拉刀上的危險截面積,一般在柄部或頸部.</p><p>　　--拉刀材料的許用應力,高速鋼的=0.35GPa</p><p>　　= ==2449.6</p>&

43、lt;p>　　=/=96.17/2449.6=0.039GPa<=0.35GPa</p><p>　　所以拉刀強度符合要求.</p><p>　　1.24計算校驗拉刀</p><p>　　粗切齒與過渡齒長 </p><p>　　精切齒與校準齒長 </p><p><b>　　拉刀的總長 m

44、m </b></p><p>　　按下表允許拉刀總長為，顯然，設計拉刀比允許拉刀短的多，所以長度校驗符合要求。</p><p>　　圓拉刀允許的最大總長度（表二）</p><p>　　1.25確定拉刀技術要求(GB3813-83)</p><p><b>　　①拉刀熱處理</b></p><

45、;p>　　用W6Mo5Cr4V2高速工具鋼制造的拉刀熱處理硬度</p><p>　　刀齒和后導部 6366HRC</p><p>　　前導部 6066HRC</p><p>　　柄部 4558HRC</p><p>　　允許進行表面強化處理<

46、;/p><p>　　②拉刀表面粗糙度(表三)</p><p>　?、劾洞智旋X外圓直徑的極限偏差(見表四)</p><p>　　表四 拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差</p><p>　　④圓拉刀精切齒與外圓校準齒外圓直徑的極限偏差(見表五)</p><p>　　表五 圓拉刀精切齒與外圓校準齒外圓直徑的極限偏

47、差</p><p>　　⑤拉刀外圓表面對拉刀基準軸線的徑向圓跳動公差(見表六)</p><p>　　表六 拉刀外圓表面對拉刀基準軸線的徑向圓跳動公差</p><p>　?、蘩度L尺寸的極限偏差(見表七)</p><p>　　表七 拉刀全長尺寸的極限偏差</p><p><b>　?、呃侗砻?l

48、t;/b></p><p>　　拉刀表面不得有裂紋,碰傷,銹跡等影響使用性能的缺陷. </p><p><b>　?、崂肚邢魅?lt;/b></p><p>　　拉刀切削刃應鋒利,不得有毛刺,崩刃和磨削燒傷.</p><p><b

49、>　?、饫度菪疾?lt;/b></p><p>　　拉刀容屑槽的連接應圓滑,不許有臺階.</p><p>　　2. 矩形花鍵銑刀的設計</p><p><b>　　2.1.原始條件</b></p><p>　　被加工零件如圖2.所示，工件材料為：20鋼；硬度HBS120 ；強度σb =400Mpa；工件長

50、度L=26 mm。</p><p><b>　　2.2.設計步驟</b></p><p><b>　　2.3齒槽半角</b></p><p><b>　　=/Z=/6=</b></p><p>　　2.4齒頂圓弧中心半角</p><p>　　=

51、-=-arcsin(3.5/12.959)=14.34° </p><p><b>　　2.5齒頂寬</b></p><p>　　==12.959sin14.34° =3.21mm</p><p><b>　　2.6初算齒廓高度</b></p><p>　　h=(-)/2+(12

52、)=(16-12.959cos14.34°)/2+(12)=2.73.7mm</p><p><b>　　取h=3mm</b></p><p><b>　　2.7銑刀寬度</b></p><p>　　B=+2h=3.21+23=6.67 根據推薦值取B=6 mm</p><p>　　2.

53、8按銑刀寬度最后確定齒廓高度</p><p>　　h===2.42mm</p><p>　　2.9 銑刀齒頂圓弧半徑</p><p><b>　　===6.29</b></p><p>　　2.10 齒頂圓角半徑</p><p><b>　　==1</b></p&g

54、t;<p><b>　　2.11銑刀前角</b></p><p><b>　　精加工時:=0°</b></p><p><b>　　粗加工時:=</b></p><p><b>　　故取=0</b></p><p><b>

55、;　　2.12容屑槽形式</b></p><p>　　矩形花鍵銑刀容屑槽底形式通常有兩種,即平底式和中間有凸起或槽底傾斜的加強形式,在銑削深度較小和刀齒強度足夠的情況下,應采用平底式;在銑削深度較大時,宜采用加強形式,其槽底形狀都是根據工件廓形確定的.</p><p>　　故該容屑槽選擇采用平底式.</p><p><b>　　2.13銑刀孔徑

56、</b></p><p>　　銑刀的孔徑d應根據銑削寬度和工作條件選取,也可以按剛度,強度條件計算,還可根據生產經驗選取.</p><p>　　因此,該銑刀根據其切削寬度B=6查表選取,可得d=29 mm.</p><p><b>　　2.14銑刀外徑</b></p><p>　　對于平底形式的容屑槽,h&l

57、t;5,根據銑刀外徑推薦值(見劉華明主編的94版《刀具課程設計書》)，銑刀外徑可取=65mm</p><p>　　2.15銑刀圓周齒數</p><p>　　在設計時,一般可根據生產經驗按銑刀外圓直徑的大小來預選定圓周齒數,且一般盡量采用偶數.</p><p>　　因此,查表可知 =12.</p><p><b>　　2,16銑刀的后

58、角</b></p><p>　　設矩形花鍵銑刀的頂刃徑向名義后角為,取=.</p><p>　　驗算側刃后角公式為: </p><p>　　故 可以滿足要求</p><p><b>　　2.17鏟削量</b></p><p><b>　　K=3.0</b>

59、</p><p>　　K1=（1.3~1.5）×3.0=4.0</p><p>　　2.18容屑槽圓角半徑</p><p>　　== 1.77 取r=2</p><p>　　式中:A為系數,當鏟齒凸輪空程角=時A=6; 當=時 A=4</p><p>　　而對于需鏟磨齒背的成形銑刀,通常取=.</p

60、><p><b>　　2.19容屑槽深度</b></p><p>　　對于有平底容屑槽,齒背需鏟磨的成形車刀</p><p>　　=2.42++2=7.92</p><p><b>　　2.20容屑槽間角</b></p><p>　　一般?。?0o35o ,這里取=20o<

61、/p><p>　　2.21分屑槽尺寸 </p><p>　　因為該銑刀寬度小于20,故切削刃上不需做分屑槽.</p><p>　　2.22 空刀倒角尺寸</p><p>　　按附錄表25可取 C=1.5</p><p><b>　　2.23 校驗</b></p><p>　　刀

62、齒齒根寬度C=sin</p><p><b>　　X==90o</b></p><p><b>　　所以 C=</b></p><p>　　==1.69〉0.8</p><p>　　m===10.08〉0.3d=8.7</p><p><b>　　滿足驗證性條

63、件</b></p><p><b>　　2.24技術條件</b></p><p>　　1. 光潔度（按GB1031－68）</p><p>　　（1）刀齒前刀面，內孔表面、端面及鏟磨銑刀的齒背表面－－不低于▽7</p><p>　?。?）鏟齒銑刀的齒背面－－不低于▽6</p><p>

64、　　（3）其余部分－－不低于▽4</p><p><b>　　2. 尺寸公差：</b></p><p><b>　　表9</b></p><p><b>　　3. 形狀位置公差</b></p><p><b>　　表10</b></p>&l

65、t;p><b>　　4. 齒形誤差</b></p><p><b>　　表11</b></p><p><b>　　5.材料及熱處理</b></p><p>　　銑刀材料一般用高速鋼，熱處理后硬度應為HRC63－66。在銑刀的工作部分，不得有脫碳層和軟點。</p><p>

66、;<b>　　2.25</b></p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 劉華明主編．金屬切削刀具設計簡明手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1994.7</p><p>　　[2] 樂兌謙主編．金屬切削刀具．北京：國防工業(yè)出版社，1984.6 </p><p>　　[

67、3] 龐學慧、武文革、成云平主編.《互換性與測量技術基礎》.北京：國防工業(yè)出版社.2006</p><p>　　[4] 武文革、辛志杰主編.《金屬切削原理及刀具》.北京：國防工業(yè)出版社.2009</p><p><b>　　2.26總結：</b></p><p>　　課程設計作為工科院校大學生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固學生大學所學知識的重要環(huán)節(jié)，而

68、且也是在檢驗大學生綜合應用知識的能力、自學能力、獨立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學生參加工作前的一次實踐性鍛煉。</p><p>　　金屬切削原理及刀具課程設計雖然只有短短一周的時間，但是我從中學到了很多東西。這是第二次經歷課程設計，所以沒有像上學期的機械原理課程設計那樣茫然。</p><p>　　剛開始以為金屬切削原理及刀具這門課程比較簡單，一看課程設計的題目，我才發(fā)現上課的教材講的東西

69、很多，但是講解得不是那么詳細。在西安交通大學樂兌謙的那本教科書上對圓孔拉刀的設計介紹得還比較詳細，但是有些參數的查詢也只是提示去找相關資料。對于矩形花鍵銑刀，真的很有意思，剛開始在圖書館找了大半天也沒發(fā)現有介紹矩形花鍵銑刀的書籍。后來才發(fā)現，原來鏟齒銑刀就是所謂的花鍵銑刀。還記得在上課的時候，老師特地帶了一些刀具讓我們看，當時我確實見到了矩形花鍵銑刀，只是不知道名字而已。</p><p>　　課程設計中，我發(fā)現自

70、己的相關知識儲備不足，還是存在應付式的學習，學過的知識，有很多已經忘得差不多了。比如說上學期學過的互換性與技術測量，在這次課程設計中也用到了相關知識。最后的大圖畫得還是比較順利吧！對AUTOCAD軟件的應用能力得到了一定的提高，繪圖技巧、綜合分析問題方面也有了很大的提高。</p><p>　　圓孔拉刀及矩形花鍵銑刀的設計涉及到了材料力學、CAD、機械制造基礎、互換性與測量技術基礎等相關學科知識，所以我們在今后的學