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车床刀具设计

更新时间:2020-05-03 07:48  

  工件材料 40Cr:合金钢,其各元素成分为 C: 0.37%~0.45% Si: 0.17%~0.37% Mn:0.5%~0.8% Cr:0.8%~1.1% 塑性韧性 良好,属中碳钢,具有较强的淬透性及淬硬倾向,调质后切削加 工性好,具有良好的综合力学性能,是使用最广泛的钢种之一, 用於制造中速、中载的零件,如机床齿轮,轴,蜗杆,花键轴等 等。以部分球化的珠光体组织最易切削。经850℃淬火,520℃ 回火后,抗拉强度为1000Mpa,屈服强度为800Mpa,断面收缩 率45%,延伸9%,冲击韧性为588.3KJ/㎡。需要注意的是40Cr 具有一定韧性,切削时易缠刀和工件,不易断屑。当用普通机床 进行粗加工时,刀具前角不易过大,适当留一些平刃(0.5~ 0.8mm),常采用低速大进给量切削 。 加工40Cr的刀材选择 ? ? ? 常用的刀具材料高速钢、硬质合金、陶瓷材料和超 硬材料四类。 40Cr工材是合金钢,属于碳钢一类,塑性韧性良 好,经调质(淬火+高温回火),综合力学性能升高。 加工40Cr工材应加入切削液,环亚游戏官网地址需要粗加工和半精 加工,所以不能使用超硬质材料刀具进行加工,超硬 质材料刀具在高温时易与水发生反应。也不能用高速 钢刀具,因为40Cr半精加工是采用高速切削,而高速 钢刀具会受温度的限制,不能用于高速切削。陶瓷材 料一般不用于加工40Cr,其脆性比较高 。 加工40Cr的刀材选择 ? ? 所以,综上40Cr的性能和刀材的特点,应该选用硬质合金刀 具加工。常用的硬质合金刀具有YG、YT、YW。但YG不能加工 钢,主要用于加工铸铁、有色金属等脆性材料和非金属材料。 YT30适合对材料的精加工和连续切削,YT15适合半精加工, 耐磨性好于YT30。YW1和YW2硬质合金的硬度、耐磨性、耐热 温度、抗弯强度和冲击韧性均比YT类高,可用于加工钢和铸铁, 适用于粗加工和半精加工。但是考虑到我国钽,铌的储备量和成 本等一些综合因素,故最好选用YT类。由于只要求半精加工和 粗加工,所以最优选择的刀具材料为YT15,YT15含钛量为15%, 是硬质合金中含钛较高的,850℃下硬度为620HV。 刀具参数选择 粗加工:粗加工时不必太注重加工精度,所以前后角取小一些, ? ? ? 保证刀具韧性,提高效率。 1.前角用r0=15°,实际切削前角由圆弧产生为r0=10°~20°。 这样使刀具强度增加,切削变形小,刀口锋利,减小切削力, 提高加工效率。 2.采用后角,范围a0=5°~7°,取用a0=6°,a0= a0′提高刃磨 质量,提高刃口强度,便于下次在刀具磨损后磨刀具,提高加 工效率。 3.主偏角采用Kr=90°,主要原因是本次加工的零件为一台阶 轴,同时可使切削深抗力Fp减小几乎为零,在较大的切削深度 和进给量下,不至于引起较大震动。副偏角采用Kr′=6°~10°, 使刀尖强度提高,改善散热条件,提高刀具耐用度,减小加工 面粗糙度,提高加工表面质量。 刀具参数选择 ? ? ? ? ? ? ? 4.刃倾角取rs=0°~5°,提高刀尖强度,使切削力首先受力不 在刀尖上,保护刀尖。 半精加工: 半精加工是保证加工尺寸精度和表面粗糙度,所以前后角应选 的大一些。 1.前角用r0=18°,实际切削前角由圆弧产生为r0=15°~20°。 2. 采用后角范围a0=6°~8°,取a0= a0′, a0=7° 3.主偏角采用Kr=90°,Kr′=6°~10°.使表面粗糙度减小。 4.刃倾角取rs=0°~5°。 刀具简图: 具体参数选择 r0 粗加工 半精加 工 10 15 a0 6 7 a0′ 6 8 Kr 90 90 Kr′ 6 6 Rs 1 1 切削用量的选择 ? 40Cr,合金刚,塑性韧性良好,用YT15的刀具切削, 切削时易缠刀和工件,应采用低速大进给量进行切削 加工。在粗加工中一般采用V=50~70m/min之间,f采 用0.3~0.6mm/r, ap采用3mm的进给量。加工中速度不 能过大,否则会增加径向力崩断刀具,同样ap也不能 太大。同时V和ap也不能太小,否则会影响效率。半 精加工时的精度要求比较高,相应的V和ap也应该对 应的减小一些,一般为V=80~110m/min之间, ap =1.5mm,理由同粗加工大致相同,f定为 0.08~0.3mm/r 。 切削液的选择 ? 切削液的主要作用有两个:冷却和润滑。切削液 的冷却作用是通过切削热的传导等带走大量切削热, 从而降低切削温度,减小工件变形,提高刀具的耐用 度和加工质量。在切削速度高,刀具、工件材料耐热 性低,热膨胀系数大的情况下,切削液的冷却作用就 更重要。切削液的润滑作用,取决于切削液渗透到刀 具与工件、切削之间形成润滑膜的吸附能力和摩擦系 数的大小 。切削液产生的润滑膜有两类:一是物理吸 附膜,由切削液中的动、植物油、油脂添加剂中的极 切削液的选择 ? 性分子形成于工件、切削与刀具界面之间,适用于低 速精加工切削,在高速高压下,润滑膜将被破坏。二 是在切削液中加入极性很高的硫、氯和磷等极压添加 剂后,在高温、高压下切削液进入切削区,与金属发 生化学反应所生成的氯化铁、硫化铁等化学吸附膜, 它具有吸附牢固,剪切强度低、摩擦系数小、耐高温 高压的良好润滑效果。根据40Cr的性质 : 粗加工时切削用量大,生成的热量多,选用冷却性 能好的切削液,用离子型切削液或3%-5%乳化液 。 ? 切削液的选择 ? 半精加工加工的时候,切削液的主要作用是减小工件 表面粗糙度值和提高加工精度,低速选用离子型切削 液或10%-12%极压乳化液。高速用5%的乳化液。 校核 ? ? ? ? 1.审核切削速度V=50~70m/min 2.审核刀具参数,前角,后角,主偏角,刃倾 角。 3.校对切削功率 4.带入公式校对 校核 ? 公式: Vt=Cv/TmapxvfyvKv ? Fc=CFcapxFcfyFcVcnFcKFc ? ? Fp=CFcapxFpfyFpVcnFpKFp Ff=CFcapxFffyFfVcnFfKFf ? P=VcF×10-3 ? 校核 Cv=291 Xv=0.15 Yv=0.2 m=0.2 ? Kmv=0.7 Ksv=0.9 Ktv=1.0 ? Fc=2350 Ff=2415 Fp=1750 ? 公式中系数及指数: CFC=270 XFC=1 YFC=0.75 NFC=-0.15 CFP=199 XFP=0.9 YFP=0.6 NFP=-0.3 CFf=294 XFf=1.0 YFf=0.5 NFf=-0.4 Vt=CvKv/603X0.80.2X30.15=70m/min P=FcVcX10-3 ? 本组人员名单 ? ? ? ? ? ? ? 梁小龙——工材 罗冰航,倪昔泽——刀材 姜岳峰,唐艳——刀参 白宝平,陈洁——刀具图 刘平,张建川——切削用量 赖美华,杜彩霞——校核 黄聪——切削液选择

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