畢業(yè)論文-焊接內孔車刀的設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。車孔是常用的加工方法，精度等級可達IT7～IT8，表面粗糙度6.3～0.8μm。刀具的分類有多種，如車刀、刨刀、鏜刀、銑刀、拉刀、鉸刀等。車孔刀的種類很多，按孔的結構，可分為通孔車刀和盲孔車刀；焊接內孔車刀是孔加工中不可缺少的重要刀具，在實際

2、生產中得到廣泛應用。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質合金刀具；③金剛石</p><p>　　結合各方面的因素如：刀頭的設計、刀桿的設計與計算及刀桿、刀片材料的選擇等使所設計的焊接內孔車刀達到設計要求，保證其所加工的零件達到精度要求，并提

3、高刀具的加工效率是本次設計的主要內容。車內孔時為達到精度要求應用兩把車刀：粗車刀和精車刀。通過設計這兩把刀來達到所車孔的要求。</p><p>　　關鍵詞： 刀頭材料 刀頭角度 刀桿長度</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論……………………………………………………………3</p><p>

4、;　　第一章 焊接內孔車刀的整體布局…………………………………6</p><p>　　§1.1 概述6</p><p>　　§1.2零件圖分析6</p><p>　　§1.3刀頭的設計7</p><p>　　§1.3.1 刀頭的結構7</p><p>　　

5、67;1.3.2 刀頭的角度調整8</p><p>　　§1.4 刀桿的設計與計算8</p><p>　　§1.4.1 刀桿的設計9</p><p>　　§1.4.2 刀桿的計算10</p><p>　　第二章 刀具的材料與安裝13</p><p>　　

6、67;2.1 刀具材料13</p><p>　　§2.1.1 刀具材料應具備的性能13</p><p>　　§2.1.2 常用的刀具材料14</p><p>　　§ 2.2 刀片的選擇17</p><p>　　§2.2.1 刀片形狀17</p><p&g

7、t;　　§2.2.2 刀具幾何角度18</p><p>　　§2.3 刀具的安裝與夾緊20</p><p>　　§2.4 刀具使用時的注意事項21</p><p>　　結論………………………………………………………23</p><p>　　參考文獻…………………………………………………24<

8、/p><p>　　致謝………………………………………………………25</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，無論是普通機床，還是先進的數(shù)控機床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系統(tǒng)(FMC)，都必須依靠刀具才能完成切削加工。刀具的發(fā)展對提高生產率和加工質量具有直接影響。刀具材料、刀具結構

9、和幾何形狀是決定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起著關鍵性作用。刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。絕大多數(shù)的刀具是機用的，但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠內孔套裝在機床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉力矩，如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。帶柄的刀具通常有

10、矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。圓錐柄靠錐度承受軸向推力，并借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具，切削時借助夾緊時所產生的摩擦力傳遞扭轉力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。刀具的工作部分就是產生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液</p><p><b>　　1.粗車孔</b>&l

11、t;/p><p>　　時啟動車床，加注充分的切削液，車削基本上與車外圓相同，只是進刀和退刀的方向相反。在粗車時要進行試車削，其橫向進給量為徑向余量的1/2。車孔余量為5mm，分兩次進給。分別取背吃刀量約為2mm、1mm，切削速度約為30m/min(n=400r/min)，進給量約為0.4mm/r。當車刀縱向切削至2mm左右時，縱向快速退刀（橫向不動），然后停止車床進行測量。</p><p>&

12、lt;b>　　2.精車孔</b></p><p>　　背吃刀量約為0.2mm，切削速度約為60m/min(n=710r/min),進給量約為0.1mm/r，其余加工同粗車。若孔的尺寸不到位，則需微量橫向進刀后再次測量，直至車出整個內孔表面。</p><p>　　我國機械刀具的發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀，尤其在數(shù)控刀具方面我國與世界差距很大。早期出廠的某些加工中心，由于刀庫、機械手等

13、質量問題影響主機使用，主軸軸承及轉臺的精度達不到用戶要求。據大連、沈陽多家用戶反映，國產數(shù)控機床的主要故障大多出在功能部件上，它是影響國產數(shù)控機床使用的主要根源。從國產數(shù)控機床的開發(fā)和使用來看，功能部件急需技術攻關并實現(xiàn)產業(yè)化。 隨著數(shù)控機床向高速、高精、智能、復合、環(huán)保方面發(fā)展，對數(shù)控刀具提出了“高精度、高效率、高可靠性和專門化”的新要求。在調研中，用戶對國產數(shù)控刀具滯后現(xiàn)象反映相當強烈。國產數(shù)控刀具在壽命、可靠性等方面差距

14、明顯，無論在品種、性能和質量上都遠遠不能滿足用戶要求。由于國產刀具品種少、壽命低，嚴重影響數(shù)控機床效率的發(fā)揮。調研企業(yè)進口的數(shù)控機床，配用大量進口數(shù)控刀具，由于價格昂貴，用戶不堪負擔。據反映，汽車發(fā)動機制造業(yè)、航空設備制造企業(yè)等大量進口數(shù)控刀具。據不完全統(tǒng)計，沈陽5家企業(yè)年進口數(shù)控刀具5千多萬元。 近年來，國外切削刀具材料發(fā)展迅速，尤其是隨著涂層技術的不斷發(fā)展，金屬切除率一直呈直線上升，制造業(yè)的生產效率大大提高。切削刀具材料

15、正逐漸向</p><p>　　廠家自制刀具多采用高溫銅焊，焊接溫度高，合金刀頭應力大，裂紋情況居多。加工時容易產生崩刃，裂紋等破損情況，據統(tǒng)計比例占到50%以上。我們采用了高頻低溫焊接的工藝，有效的避免了以上情況，焊接裂紋的比例不到2%。 </p><p>　　第一章 焊接內孔車刀的整體布局</p><p><b>　　§1.1 概述<

16、;/b></p><p>　　車刀是金屬切削加工中應用最廣的一種刀具。它可以在車床上加工外圓、端平面、螺紋、內孔，也可用于切槽和切斷等。車刀在結構上可分為整體車刀、焊接裝配式車刀和機械夾固刀片的車刀。機械夾固刀片的車刀又可分為機床車刀和可轉位車刀。機械夾固車刀的切削性能穩(wěn)定，工人不必磨刀，所以在現(xiàn)代生產中應用越來越多。</p><p>　　孔加工刀具一般可分為兩大類：一類是從實體材料

17、上加工出孔的刀具，常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對工件上已有孔進行再加工的刀具，常用的有擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等。例如，下圖示標準高速鋼麻花鉆的結構。工作部分（刀體）的前端為切削部分，承擔主要的切削工作，后端為導向部分，起引導鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。 內孔車刀可做成整體式；為節(jié)省刀具材料和增加刀柄強度，也可把高速鋼或硬質合金做成較小的刀頭，安裝在碳鋼或合金鋼制成的刀柄前端的方孔中，上面用螺釘固定。</p&

18、gt;<p><b>　　§1.2零件圖分析</b></p><p><b>　　技術要求</b></p><p><b>　　材料：45鋼鍛件</b></p><p>　　圖1—1 軸承套零件圖</p><p>　　圖1-1為較為復雜的軸承套零件圖，

19、此軸類零件有階臺、內孔、內孔槽組成，在這里我主要設計的是內孔的粗、精車，圖中的外圓階臺可用90度外圓刀進行粗精車削，內孔就用所設計的焊接內孔車刀車削，對于圖中所要車削的內孔可分為兩個過程：粗車孔和精車孔。用粗車刀和精車刀分別車削，在設計粗精車內孔刀時可通過改變刀頭主偏角以及副偏角和切削刃的角度來設計精車刀，</p><p>　　焊接內孔車刀是由刀頭和刀桿組成。刀頭，它是刀具的切削部分。我所設計的焊接內孔車刀是CA

20、6140車床上使用的，其刀桿又叫做刀柄，前半部分為圓柱型，后半部分為方柄?？稍O計刀頭不同的角度，以達到加工的目的。焊接內孔車刀的整體圖為：</p><p><b>　　§1.3刀頭的設計</b></p><p>　　§1.3.1 刀頭的結構</p><p>　　通孔車刀刀頭，標注角度符號。</p><p

21、>　　解：根據要求，繪制刀具如圖3-17所示。</p><p>　　圖3-17 通孔車刀</p><p>　　1.畫出進給運動方向，畫刀具在基面中的投影，取主偏角為75°，以明確表明后刀面與副后刀面，主切削刃與副切削刃的位置，標注主、副偏角。</p><p>　　2.畫出主剖面、副剖面。標注主、副后角；前角。</p><p&g

22、t;　　3.畫出切削平面（向視圖）中的投影，注意放置位置。標注刃傾角。</p><p>　　4.標注相應角度數(shù)值（此處用符號表示），如圖3-17所示。</p><p>　　§1.3.2 刀頭的角度調整</p><p>　　通孔車刀切削部分的幾何形狀基本上與外圓車刀相似。為了減小徑向切削力并防止車孔時振動，主偏角應取得大些，一般在60°～75&

23、#176;之間，副偏角一般為15°～30°。為了防止內孔車刀后刀面和孔壁的摩擦且又不使后角磨的太大，一般內孔車刀磨成兩個后角和，其中為6°～12°，約為30°。</p><p>　　§1.4 刀桿的設計與計算</p><p>　　刀具都是由切削部分和刀體兩部分組成，前者用來直接參加切削工作，后者用來將刀具正確夾持在機床上

24、 焊接內孔車刀刀具的選擇，主要的問題是刀桿的剛性，我所要做的內孔的粗精車是再鉆的通孔的條件下車削的，刀桿系統(tǒng)剛性隨孔的深徑比增加而呈三次</p><p>　　方遞減，通常焊接內孔車刀刀桿系統(tǒng)剛性比車削和銑削條件低得多。為了保證孔</p><p>　　加工精度、改善排屑條件，刀刃結構、刀桿直徑和刀桿強度必須給予合理匹配。</p><p>　　車刀外形尺寸包括刀桿高度（

25、H ）、寬度（B）及長度L 。</p><p>　　刀桿的截面一般為矩形、刀桿高度尺寸受到限制時，為使刀桿具有較高的強度可采用正方形。鏜刀桿的工作部分可選用圓截面。刀桿高度尺寸一般受機床刀架高度限制，可按機床中心高度選擇。</p><p>　　表1—1 不同機床中心高允許的刀桿截面</p><p>　　§1.4.1 刀桿的設計</p>

26、<p>　　表1-2 焊接內孔車刀的裝夾方式及用途</p><p>　　表1—2根據切削斷面選取刀桿截面 </p><p>　　刀桿工作部分一般做圓形，裝夾部分一般為長方體，刀桿截面形狀為矩形，刀桿高度按機床中心高選擇。</p><p>　　我所設計的焊接內孔車刀，用于車通孔，結合刀桿的裝夾方式和刀桿截面我選擇了車通孔、刀桿尺寸為20×30的

27、矩形。</p><p>　　焊接內孔車刀的刀頭與刀桿用兩種材料制造。刀頭一般用硬質合金，刀體用碳素結構鋼（45鋼）特點：結構簡單緊湊，抗震性能好，并可根據需要進行刃磨。</p><p>　　§1.4.2 刀桿的計算</p><p>　　焊接內孔車刀刀具的選擇，主要的問題是刀桿的剛性，刀桿的強度，應力，扭轉應力，剪切應力等都考慮。</p>

28、<p>　　在切削過程中產生的切削力大小相等，方向相反地作用在刀具、工件、夾具和機床上。由圖1—4可知，總切削合力Fr可分解為三個力。</p><p>　　圖1—4 切削力的分解 </p><p>　?。?）主切削力Fz垂直于基面，與切削速度方向一致，所以又稱切向力。在切削加工中，主切削力所消耗的功最多，所以它是計算機床功率、刀桿和刀片強度以及夾具設計、選擇切削用量等的主要依據

29、。</p><p>　?。?）徑向力Fy 在基面內，并與進給方向相垂直，也叫背向力。在車削外圓時，徑向力使工件在水平面內彎曲。它會影響工件的形狀精度，而且容易引起振動。</p><p>　?。?）軸向力Fx 在基面內，它與進給方向相平行，也叫進給力。軸向力是校核機床進給機構強度的主要依據。若刀具未加緊，會因軸向力大而引起偏轉；若工件未加緊，會因軸向力大而將工件向卡盤方向推入。<

30、;/p><p>　　零件圖1—1的材料是鋼件，刀桿的截面形狀為圓形，尺寸為半徑25mm，焊接內孔車刀的被吃刀量αp 為1mm，進給量f為0.1 mm/r，計算其扭矩強度</p><p>　　設軸在轉矩T的作用下，產生剪應力，對于圓截面的實心軸，其抗扭強度條件為</p><p><b>　　τ===[τ]</b></p><p&g

31、t;　　T—軸所傳遞的轉矩N.mm</p><p>　　Wt—軸的抗扭截面系數(shù)mm3</p><p>　　P—軸所傳遞的功率kw</p><p>　　N—軸的轉速r/min</p><p>　　τ,[ τ]—軸的剪應力、許用剪應力，Mpa</p><p>　　d—軸的估算直徑mm</p><p>

32、;　　P=Fz v*10-4/6(kw)=</p><p><b>　　Fz—主切削力N</b></p><p>　　v—切削速度m/min</p><p>　　加工鋼件時：Fz=2000ap f(N)</p><p>　　加工鑄件時：Fz=1000ap f(N)</p><p>　　設刀具在切

33、削工件時的切削速度v為1000m/min，則在切削鋼件時軸所傳遞的功率為</p><p>　　P=Fz v*10-4/6(kw)=(kw)</p><p>　　=2000*1000/(60*1000)(kw)</p><p><b>　　=33(kw)</b></p><p>　　加工鑄件時軸所傳遞的功率為</p

34、><p>　　P=F v*10-4/6(kw)= (kw)</p><p>　　=1000*1000/(60*1000)</p><p>　　=16.666(kw)</p><p>　　軸承套的材料為45號鋼，設軸的最高轉速N為1500轉，其直徑d為100mm，軸所傳遞的功率P為3.3kw求其許用應力。由</p><p>

35、;<b>　　τ===[τ]得</b></p><p><b>　　τ==</b></p><p>　　=9.55*1000000*1000/(0.2*1000000*1500)</p><p><b>　　=31.83Mpa</b></p><p>　　由下表可知其在許用應力

36、范圍之內。若最高轉速為2000轉，其他條件不變則其許用應力為23.875Mpa，由下表可知符合要求。</p><p>　　表1—3 常用材料的[T]值和C值</p><p>　　第二章 刀具的材料與安裝</p><p>　　§2.1 刀具材料</p><p>　　刀具切削性能的好壞，主要取決于刀具材料的切削性能的優(yōu)

37、劣和刀具切削部分的結構與幾何參數(shù)的選擇是否合理。通常所說的刀具材料是指刀具切削部分直接承擔金屬切除任務的材料，它的性能直接影響刀具的耐用度和生產率的高低、刀具消耗和成本的多少、加工精度和表面質量的優(yōu)劣等，是保證刀具高效工作的基本條件。 </p><p>　　在金屬切削加工中，刀具材料的切削性能直接影響著生產效率、工件的加工精度、已加工表面質量和刀具消耗以及加工成本。正確選擇刀具材料是設計和選用刀具的重要內容之一，

38、特別是對某些難加工材料的切削，刀具材料的選用顯得尤為重要。刀具材料的發(fā)展在一定程度上推動著金屬切削加工技術的進步。</p><p>　　§2.1.1 刀具材料應具備的性能</p><p>　　刀具材料是指刀具切削部分的材料。金屬切削時，刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸，承受著很大的切削壓力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產生很高的切削溫度。因此，刀具材料應具備一定的性能

39、。</p><p><b>　　1. 足夠的硬度</b></p><p>　　一般來說，刀具材料的硬度必須高于被切工件材料的硬度，常溫硬度要求60HRC以上，除此之外，還必須具備較高的高溫硬度（熱硬性）和顯微硬度（金相組織硬度）</p><p>　　2. 高耐磨性和耐熱性</p><p>　　刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損

40、的能力。一般說，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好，但材料的耐磨性不單純取決于材料的硬度，也并非材料越硬耐磨性越高。因為硬度過高，內應力增加，可能會加快表層的破壞，使耐磨性降低。</p><p>　　3. 足夠的強度和韌性（堅韌性）</p><p>　　強度是指抵抗切削力的作用而不至于崩刃或刀桿折斷所應具備的性能，一般用抗彎強度來表示。沖擊韌性是指刀具材料在斷續(xù)切削或有沖擊的工作條件下保證不崩

41、刃的能力。強度越高，承受切削抗力的能力越大，刃口崩損的傾向小。</p><p><b>　　4. 良好的導熱性</b></p><p>　　刀具材料的導熱性用熱導率（單位為W/m·K）來表示。熱導率大，表示導熱性好，切削時產生的熱量容易傳導出去，從而降低切削部分的溫度、減輕刀具磨損。</p><p>　　5. 較好的工藝性和經濟性&l

42、t;/p><p>　　為便于加工制造，要求刀具材料有良好的工藝性能，即具有良好的可加工性能、可磨削性、高溫塑性、鍛造性、焊接性及熱處理工藝性等。工藝性能差的材料不宜制造刀具。</p><p>　　6. 良好的抗粘接性和化學穩(wěn)定性 </p><p>　　抗粘接性防止工件與刀具材料分子間在高溫高壓作用下互相吸附產生粘接?；瘜W穩(wěn)定性指刀具材料在高溫下，不易與周圍介質發(fā)生化學反

43、應。</p><p>　　刀具材料的種類繁多，且隨著科學技術的發(fā)展，新的刀具材料也不斷出現(xiàn)，常用刀具材料可分為四大類：工具鋼、硬質合金、陶瓷及超硬材料。</p><p>　　§2.1.2 常用的刀具材料</p><p>　　1． 高速鋼      碳素工具鋼是指碳的質量分數(shù)為0.65% ~1.35%的優(yōu)質高碳

44、鋼，常用的有T8A，T10A，T12A等。這種材料的優(yōu)點是刀具刃磨性好，熱塑性好，切削加工性好，價格低廉等。缺點是熱處理后變形大，淬透性差，耐熱性差，最高切削溫度為250℃左右，主要用于切削速度低于8m/min、加工效率較低的情況，故多用于低速、手動工具，如絲錐、銼刀及手鋸條等。</p><p>　　2．硬質合金    </p><p>　?。?） 硬質合金的特點&l

45、t;/p><p>　　硬質合金中的碳化物（WC，TiC，TaC等）的硬度高、熔點高。碳化物所占的比例越大，硬度越高；碳化物的粒度越小，則碳化物顆粒的總面積越大，而粘結層的厚度減小，即相當于粘結層金屬相對減少，使其硬度提高，抗彎強度降低。因此，硬質合金的硬度、耐磨性和耐熱性都高于高速鋼。由于硬質合金具有高的熱硬性（可達1000℃左右），允許切削速度為高速鋼的數(shù)倍，故目前已成為主要刀具材料之一。但硬質合金抗彎強度較低，脆

46、性大，承受沖擊能力較差，制造工藝性較差，刃口不如高速鋼鋒利。目前國內外已研制出許多新型硬質合金，提高了綜合性能。</p><p><b>　　硬質合金的種類</b></p><p>　?、?鎢鈷類（K類）硬質合金 鎢鈷類硬質合金的硬質相材料是WC，粘結劑是Co。常用牌號有YG3、YG6、YG8等，如YG8中含有金屬鈷（Co）8%，依此類推。</p>&

47、lt;p>　　② 鎢鈦鈷類（P類）硬質合金 YT類硬質合金的硬質相材料是WC和TiC，粘結劑為Co。常用的牌號有YT5，YT15，YT30等，如YT15中表明含有TiC量15%。</p><p>　?、?鎢鈦鉭（鈮）鈷類（M類）硬質合金，主要成分為WC+TiC+TaC（NbC）+Co，常用的牌號有YW1、YW2。YW類硬質合金也叫通用硬質合金，是一種用途廣泛的硬質合金。</p><

48、p>　　各類硬質合金牌號中，含鈷量越多，韌性越好，適用于粗加工；含碳化物量越多，熱硬性越高韌性越差，適用于精加工。</p><p>　?。?）硬質合金的選用</p><p>　　正確選用適當型號的硬質合金，對于發(fā)揮其切削性能及經濟性等都具有十分重要的意義。</p><p>　　① 根據加工性質選用</p><p>　　粗加工時，切削用量

49、大，切削抗力大，有時還有沖擊和振動。這時要求刀具材料具有高的抗彎強度和沖擊韌性，應選用含鈷量高的硬質合金，如YG8、YT5等。</p><p>　　精加工時，要求加工精度較高，表面粗糙度值小、切削量小，切削力也小，切削過程比較平穩(wěn)，一般情況下的切削速度比較高，要求刀具材料的硬度、耐磨性及耐熱性高，以保持刀刃的鋒利、平直及穩(wěn)定的幾何形狀，應選擇含鈷（Co）量少的硬質合金，如YG3、YT30等。</p>

50、<p>　　切削不規(guī)則的工件，要求刀具抗沖擊能力強，一般應選擇含鈷量較高的硬質合金，如YG8、YT5等。</p><p>　　② 根據工件材料選用</p><p>　　切削鑄鐵等脆性材料，一般形成崩碎切屑，切削力和切削熱都集中在刀尖附近，切削不平穩(wěn)，有沖擊和振動，要求刀具有較高的抗彎強度、韌性和導熱性，宜選用YG類硬質合金。</p><p>　　切削鋼等

51、塑性材料時，一般形成帶狀切屑，塑性變形大，摩擦力大，切削溫度高，切削過程連續(xù)而且平穩(wěn)，要求刀具材料有較高的硬度、耐磨性和耐熱性，宜選用YT類硬質合金。</p><p>　　切削不銹鋼、高強度鋼、高溫合金及鈦合金等較難加工材料時，由于這類材料的強度高，韌性大，粘附性強，切削力大，切削溫度較高，導熱性差，另外，不銹鋼、鈦合金中的Ti元素與刀具之間的親和作用會加劇刀具的磨損。因而對刀具材料的抗彎強度、韌性及導熱性的要求

52、更高，宜選用YG類硬質合金。</p><p>　　YW類硬質合金，一般是在YT類中，使用TaC(NbC)代替部分TiC。硬質合金中加入TaC(NbC)后，提高了刀具的抗彎強度和沖擊韌度，同時，耐磨性和耐熱性也有所提高。這類硬質合金刀具，既可切削加工鑄鐵和非鐵合金材料（如銅、鋁合金），也可以加工各類鋼料，主要用于加工較難加工材料。</p><p>　　軸類零件圖1—1的材料為45鋼，它使用

53、何用硬質合金的刀片進行切削。結合硬質合金的選用原則，我選擇了硬質合金。    </p><p>　　3．陶瓷及超硬度刀具材料  （1） 陶瓷        陶瓷有很高的硬度和耐磨性，耐熱性高達 1200℃以上，切削速度可比硬質合金提高2~5倍?；瘜W穩(wěn)定性好，與金屬的親和力小，抗粘結和抗擴散磨損的能力強。陶瓷

54、的最大缺點：是抗彎強度很低，沖擊韌度很差。因此，目前主要用于各種金屬材料(鋼、鑄鐵、有色金屬等)的精加工和半精加工。  （2） 金剛石具有極高的硬度和耐磨性、耐熱性差、強度低、脆性大。一般只適宜作精加工，是磨削硬質合金及高強度、高硬度材料的特效工具。</p><p>　　立方氮化硼可對高溫合金、淬硬鋼、冷硬鑄鐵進行半精加工和精加工。</p><p>　　§ 2.2

55、 刀片的選擇</p><p>　　§2.2.1 刀片形狀</p><p>　　刀頭是刀具加工工件的切削部分，其性能的好壞直接影響加工工件的精度。若刀頭的材質較工件還軟，則不僅加工不了工件還容易廢刀。若刀頭的材質和工件相等，則不能保證加工精度。所以，刀頭的材料一定要比工件好。此外，刀頭的形狀也對加工有很大影響。把可轉位車刀用機械夾固的方法，裝夾在標準的刀桿（或刀體）上。使用時不

56、需要刃磨（或只需稍加修磨），一個刀刃用鈍后，只需把夾緊機構松開，把刀片轉過一個角度，即可用另一個新的刀刃進行切削。待多角形刀片的各刀刃均已磨鈍后，換上新的刀片又可繼續(xù)使用</p><p>　　常見的可轉位車刀刀頭的形狀有正三角形，菱形（45度），正方形。各種刀片形狀及其在刀體上的安裝位置如圖2—1</p><p>　　菱形刀片 正方形刀片

57、 三角形刀片</p><p>　　圖2 —1 各種刀片形狀及其在刀體上的安裝位置 </p><p>　　正三邊形（T）可用于60°、90°、93°外圓、端面及內孔車刀，由于刀尖角小，強度差，耐用度低，只適用于較小的切削用量。邊數(shù)增多則刀尖角大，強度提高，且刀片利用率高，但切削徑向力也隨之增大，刀片工作時可到達的位置

58、受到一定限制。如五邊形（P）雖刀尖角為108°，強度及耐用度好，但只宜在加工系統(tǒng)剛性較好的情況下使用，且不能同時兼作外圓車刀與端面車刀。四邊形（S）刀尖角為90°，介于三邊形與五邊形之間，通用性較廣，可進行外圓、端面加工及車孔和倒角。焊接式車刀的硬質合金刀片型號（形狀和尺寸）以標準化，由專業(yè)硬質合金廠按GB/T5244-1985和GB/T5245-1985標準生產，使用是根據不同用途，選擇合適的硬質合金牌號和刀片形狀

59、規(guī)格。</p><p>　　結合各種刀片形狀的優(yōu)缺點我此次設計焊接內孔車刀時選用了菱形的硬質合金刀片。</p><p>　　§2.2.2 刀具幾何角度</p><p>　　刀具幾何角度是確定刀具切削部分幾何形狀與切削性能的重要參數(shù)，它是由刀面、切削刃及假定參考坐標平面間的夾角所構成的。</p><p>　　一、 刀具的主要角度有

60、前角、后角、主偏角 、副偏角、刃傾角、楔角、刀尖角。</p><p>　　軸類零件的車削一般分為粗車和精車兩個階段，因此，將使用的車刀分為粗車刀和精車刀兩種。</p><p>　　1.粗車刀 要求車刀具有足夠的強度，能一次車去較多的余量，以適應粗車時切削深、進給快的特點。刀具幾何參數(shù)如下：</p><p>　　1）為了增加刀頭強度，前角和后角應選小些，但前角不能過

61、小，否則切削力增大。</p><p>　　2）主偏角一般取=75º，既不增加吃刀抗力，又能提高刀具強度和改善散熱條件，副偏角=4º。</p><p>　　3）為提高刀頭強度，選用刃傾角=-3º～0º</p><p>　　4）選用直線過渡刃=0.5～2mm，以提高刀尖強度。</p><p>　　5）在車

62、削塑性金屬時，通常采用在刀具前刀面上制造（或刃磨）斷屑槽。</p><p>　　2．精車刀由于車削時切去的金屬較少，因此要求車刀鋒利，刀刃平直光潔，刀尖處可磨出修光刃。切削時，必須使切屑流向工件待加工表面，以達到零件的尺寸精度要求和較小的表面粗糙度。刀具幾何參數(shù)如下：</p><p>　　1）前角應選大些，以使車刀鋒利，切削變形減小，表面質量提高。磨相應的斷屑槽，以增大前角。</p

63、><p>　　2）后角也應選大些，減少車刀與工件的摩擦，一般取取8º～12º。</p><p>　　3）主偏角一般取=90º，副偏角=2º，或磨修光刃。</p><p>　　4）為使切屑排向工件的待加工表面，應選用刃傾角=3º～8º</p><p><b>　　二、斷屑槽<

64、;/b></p><p>　　目前，在車削加工中，對切屑的控制通常采用在刀具上制造（或刃磨）斷屑槽。常見的斷屑槽有直線圓弧型、直線型和圓弧型三種（圖2—2）。不管是哪一種，斷屑槽的寬度是斷屑槽尺寸中對斷屑影響最大的一個參數(shù)。切削碳素鋼、合金鋼、工具鋼時，可選用直線形、直線圓弧形斷屑槽；切削高塑性材料工件時，如純銅、不銹鋼等可選用圓弧形斷屑槽。軸承套類零件圖1—1的材料為45鋼，我選擇圓弧形斷屑槽。</

65、p><p>　　a)直線型 b)直線圓弧型 c) 圓弧型</p><p>　　圖2—2 斷屑槽的形式</p><p>　　三、 合理選擇切削用量</p><p>　　刀片的主要優(yōu)點之一是卷屑和斷屑性能好，但只是在一定的切削用量范圍內。因此使用時必須根據加工條件，合理選

66、擇切削用量，使被加工材料、刀具角度和切削用量合理地配合起來，以達到理想的效果。</p><p>　　合理選擇切削用量，是指在刀具角度選好以后，合理確定背吃刀量、進給量和切削速度，以充分發(fā)揮機床和刀具的效能，提高勞動生產率。</p><p>　　對1.2節(jié)的零件圖1—1的孔進行加工時先用的¢70鉆頭鉆孔再用焊接內孔車刀的粗車刀選擇合適的切削用量、第一步先粗車¢89mm，長

67、36 mm的孔；第二步粗車¢109mm，長34 mm的孔，再用焊接內孔精車刀進行精車。</p><p>　　半精加工和精加工時首先要保證工件的加工精度和表面質量，同時兼顧必要的刀具耐用度和生產率。所以精加工時切削用量的選擇方法是：首先選擇切削速度，其次進給量，而背吃刀量是上一工序留下的。</p><p>　?。?）背吃刀量 背吃刀量由粗加工或半精加工留下的余量確定，原則上取一

68、次切除的余量數(shù)。當使用硬質合金車刀精車時，考慮到刀尖圓弧半徑與刃口圓弧半徑的擠壓和摩擦作用，背吃刀量不宜過小，一般大于0.5mm，而用高速鋼刀具時不宜過大，一般小于0.2mm。零件圖1—1精加工時被吃刀量選1mm。</p><p>　?。?）進給量 由于半精加工和精加工產生的切削力不大，故增大進給量對加工工藝系統(tǒng)的強度和剛性影響較小，增大進給量主要受到表面粗糙度限制。為了減小工藝系統(tǒng)彈性變形和已加工表面殘留面

69、積，一般選用較小的進給量。常取=0.08~.3mm/r。零件圖1—1精加工時進給量選0.1 mm/r。</p><p>　　（3）切削速度 由于半精加工和精加工所消耗切削功率不大，切削速度主要受刀具耐用度的限制。在保證刀具耐用度的前提下，還要抑制積屑瘤和鱗刺的產生。一般硬質合金刀具應選用較高的切削速度（大于70m/min），而高速鋼刀具則應選用較低的切削速度(小于5 m/min)，以避開積屑瘤和鱗刺產生的速度范

70、圍。 </p><p>　　§2.3 刀具的安裝與夾緊</p><p>　　1.刀頭的焊接：刀片鑲焊工藝簡介</p><p>　　通過加熱、熔介焊料，冷卻使刀片與刀體結合，較好的焊接方式是高頻焊、帶焊料的要求是，其熔點應高于切削溫度，工作時能保持刀片的結合強度，同時有較好的潤濕性及導熱性，焊接刀片時一般用工業(yè)硼砂作溶劑，保護焊層表面不被氧化，焊接YT合

71、金時，加入一些氟化鉀，可改善對合金的潤濕性，提高溶劑溶解氟化鈦的能力。</p><p>　　常用焊料有以下幾種;</p><p>　　1)銅鎳合金或紫銅，它們的熔點約1000-2000攝氏度，可適應切削溫度在700-900攝氏度的切削工作或大負荷切削。</p><p>　　2）銅鋅合金或105焊料，它們的熔點約900-950攝氏度，可適應切削溫度在600攝氏度左右的

72、中負荷切削工作。</p><p>　　銀銅合金或106、107焊料，它們的熔點約820攝氏度，適用于焊接低鈷高鈦合金，刀片焊接后，應將車刀置于爐中或稻草灰中緩慢冷卻，以減少應用。</p><p>　　結合圖1-1所需要車削的工件，我選擇第2種焊接方式。</p><p><b>　　2.內孔車刀的刃磨</b></p><p&g

73、t;<b>　?。?）粗磨前面；</b></p><p>　?。?）粗磨主后面、副后面；</p><p>　?。?）精磨前刀面，磨出前角并控制刃傾角；</p><p>　　（4）精磨主后面、副后面；修磨刀尖圓弧。</p><p><b>　　3.內孔車刀的安裝</b></p><

74、p>　?。?)選擇合適的車刀伸出長度。</p><p>　?。?)墊片要少而平整，并與刀架邊緣對齊。</p><p>　?。?)車刀刀尖對準工件中心的方法 主要有頂尖對準法和測量刀尖高度法。</p><p>　?。?)保證車刀的實際主偏角粗車臺階時一般取75º，精車臺階時，一般為93°。</p><p><b

75、>　?。?）車刀的緊固</b></p><p>　　位置正確后，用專用刀架扳手將前后兩個螺釘輪換逐個擰緊。刀架扳手不允許加套管，以防損壞螺釘。</p><p>　　§2.4 刀具使用時的注意事項</p><p>　　刀具各部分在設計完成后的安裝十分重要。刀具安裝時，要特別注意清潔。焊接內孔車刀刀具無論 粗加工還是精加工，在安裝和固定的

76、各個環(huán)節(jié)，都必須注意清潔度。刀柄與機床的裝配，刀片的刃磨角度等等，都要擦拭干凈，然后再安裝或夾緊，切不可馬虎從事。 </p><p>　　1.安裝刀具時應注意以下幾點：</p><p>　　（1）刀頭不宜伸出太長，否則切削時容易產生振動，影響工件加工精度和表面粗糙度。</p><p>　?。?）刀尖應與車床主軸中心線等高。車刀裝得高于中心，后角減小，前角增大，切削不

77、順利，會使刀尖崩碎</p><p>　?。?）車刀底面的墊片要平整，并盡可能用厚墊片，以減少墊片數(shù)量。調整好刀尖高低后，至少要用兩個螺釘交替將螺釘擰緊。</p><p>　　2.車孔時還應注意以下問題：</p><p>　?。?） 機床運動精度及工藝系統(tǒng)剛性應盡量高。</p><p>　?。?） 切削用量要選擇合理，一是通過切削用量控制切屑形

78、狀，方便排屑，二是注意刀具壽命滿足孔加工長度要求。</p><p>　?。?） 孔加工關鍵問題除排屑外，還需很好解決高的切削溫度。充分有效的冷卻是不可缺少的手段，首選水基切削液冷卻。</p><p>　?。?） 刃磨內孔車刀時要求切削刃有大的前角，保持切削刃強度的前提下切削刃盡量鋒利。</p><p>　　（5） 卷屑槽型和刀具刃磨角度要合理，孔的粗加工要求切屑為小

79、的“C”型屑，改善排屑效果。</p><p>　　本次設計焊接內孔車刀在車孔時應注意保持足夠的切削液以輔助排屑和提高刀具壽命。一般要求較小的切削深度，并形成穩(wěn)定連續(xù)的“C”型屑，這樣可提高精車孔過程的可靠性，保持穩(wěn)定的切削過程。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　經過幾周的努力，在老師的悉心幫助下我終于完成了該論文。

80、在此我深深感謝我的指導老師和所有幫助、支持過我的老師、同學們。</p><p>　　通過對焊接車刀的設計，做到理論聯(lián)系實際，將書本上的知識與具體實踐結合起來，既解決了工作中的一些問題，又進一步明確了內孔焊接車刀設計的思路和方法，既加深了對其的認識，又進一步鞏固了以前所學的知識，提高了綜合運用能力，為以后的實際操作打下堅實的基礎。</p><p>　　本課題的開發(fā)研究，基本上實現(xiàn)了生產的要求

81、，企業(yè)可以根據其生產需求及刀具的使用優(yōu)點完成產品的加工。</p><p><b>　　具有如下特點：</b></p><p>　　1） 結構簡單、應用方便、使用靈活、車刀刀片型號齊全，貨源充足；</p><p>　　2） 成本低，刀具剛性好；</p><p>　　3） 可根據需要刃磨合理的幾何角度；</p>

82、<p>　　4） 刀頭可得到充分利用</p><p>　　我設計的焊接內孔車刀，通過對車刀的刃磨角度的不同，一個用來粗車內孔，另一個用來精車內孔，精車刀的刀尖鋒利一點，后角大一點，可以使內孔粗糙度降低。</p><p>　　但同時也應該看到，由于時間的倉促，本課題的設計圖還不是盡善盡美的，還存在需要改進的地方，例如刀桿隨刀片用完而報廢，還會產生焊接裂紋及應力，希望在今后可繼續(xù)完

83、善此結構。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.肖慶中主編：《金屬切削原理與刀具》（第二版）中國勞動社會保障出版社， 2001</p><p>　　2.王為建主編： 《金屬切削原理與刀具》（第三版）中國勞動社會保障出版社， 2007</p><p>　　3.洪惠良主編： 《金屬切削原理與

84、刀具》 中國勞動社會保障出版社，2006</p><p>　　4.彭德蔭主編： 《車工工藝與技能訓練》 中國勞動社會保障出版社，2001 </p><p>　　5.莊心輔主編: 《新型金屬切削刀具設計制造與新材料選用及檢測標準匯編實用手冊》 中國電子科技出版社 2006</p><p>　　6. 《金屬切削原理與刀具》

85、 校本教材 2009.1</p><p>　　7.《刀具選擇與普通車床加工》 校本教材 2010.1</p><p>　　8. 《金屬切削原理與刀具教程》 網上查得資料</p><p>　　9.新編實用切削加工速查手冊 圖書館借閱</p>

86、<p>　　10. 《數(shù)控加工工藝》 主編 賀曙新 張思弟 文少波 北京化學工業(yè)出版社 </p><p>　　11.《金屬切削原理與刀具》 主編 韓步愈 機械工業(yè)出版社</p><p>　　12.《新型金屬切削刀具設計制造與新材料選用及檢測標準匯編實用手冊》</p><p><b>　　致謝</b></p>&l

87、t;p>　　本次畢業(yè)論文設計已經接近尾聲，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導. 想要完成這個設計是難以想象的。在畢業(yè)設計過程中,我們將所學專業(yè)知識與實際開發(fā)結合起來,本文的形成基于一個完整的產品的研發(fā)、設計過程，理論分析貼合實際，應用研究注重試驗。大量的查閱資料對專業(yè)知識有了更深入的了解和認識,拓展了知識面. </p><p>　　本論文是在**老師精心指導和大力支持下完成的

88、。*老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、孜孜以求的工作作風對我產生重要影響。她淵博的知識、和藹的態(tài)度給了我深深的啟迪。在畢業(yè)設計即將完成之際，謹向我的指導老師**老師表示最衷心的感謝！感謝*老師在本次畢業(yè)設計中給予的悉心指導和耐心幫助。同時向同組的同學表示感謝！在此過程中，我們互相促進，互相進步，培養(yǎng)了團結合作精神，增強了集體榮譽感。</p><p>　　最后，再次向給予本次畢業(yè)設計支持與幫助的老師們和同學們表示最衷心的