機(jī)械加工方案

1、蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械加工方案專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造班級(jí)：機(jī)制56學(xué)號(hào)： 120101613姓名：目錄工作任務(wù)書 3一、確定刀具的類型 4二、分析工件材料Cr的力學(xué)性能 4三、選擇刀具的材料 4四、刀具的幾何參數(shù) 5五、選擇切削用量 8六、機(jī)床選擇 9七、機(jī)床功率檢驗(yàn) 10八、刀具的實(shí)際壽命 10九、校核工件的剛度 10參考文獻(xiàn) 12工作任務(wù)書題目：加工如下零件（外圓部分），材料 40Cr,毛坯為出廠 30圓鋼，單 件生產(chǎn)。試確定加工方案。方 0. 02圖1工件零件圖技術(shù)要求：1、表面無接痕；2、表面硬化程度不超過 20% ；3、表面殘余應(yīng)力和微裂紋工作步驟：1、選擇（設(shè)計(jì)）刀具2、確定切削用量3

2、、機(jī)床選擇和功率校核4、確定刀具更換周期加工方案入確定刀具的類型采用可轉(zhuǎn)位式車刀，其特點(diǎn)是避免了焊接的缺點(diǎn)，刀片轉(zhuǎn)位更換迅速，可使用 涂層刀片，生產(chǎn)率高，斷屑穩(wěn)定。二、分析工件材料 Cr的力學(xué)性能'硬度HBW抗拉強(qiáng)度a b(MPa)伸長(zhǎng)率s(%)沖擊韌度ak (kj/m2)熱與率KW (mK )45鋼2295981658850.2440Cr207980959032.6表1材料40Cr與45鋼切屑性能的比較45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工；材料 40Cr屬于合金結(jié) 構(gòu)鋼，是在碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素 Cr,提高了力學(xué)性能，其加工性也隨之變 化，強(qiáng)度增加，熱與率降低。因此，較

3、同類碳鋼難加工。在切削時(shí)應(yīng)選擇 耐磨性、耐熱性高的刀具材料。三、選擇刀具的材料根據(jù)金屬切削原理與刀具中圖 2-1各類刀具材料硬度與韌性，可知硬質(zhì)合金 耐熱性好，切削效率高，硬度和韌性適中。所以刀具的材料應(yīng)選擇硬質(zhì)合金鋼。材料種類承款王接隅合金工日鋼備有戲化幗,銀類碟化鈦基類1 ttwa 1沖am度1。胭ri4號(hào)&,鉆導(dǎo)率 一琳熱性;i始梯度大致比值L 11 b '，露詼御U -25(3必奠f2,35n知 4L&T,i3M 丁加 口二0,4S0.i h魯1加mP.WB-0.5881 二 1驥陽產(chǎn)甲JP-J 7(Xii*i,21第一工"第iPTk；哂750 一鼠.

4、9 I部a.樂 2-4/4聲.882-1 . 37 a.OCZS-OJKJM.西田鋌由鄲嘮*T忑J,乳 471IWQ11COem此時(shí)j*1Q(9291.3)期7260* 國(guó)1事曲)(HRA) HVJ63 - 7Q (83- 661圖2各類刀具材料的主要物理力學(xué)性能根據(jù)表2所示，刀具材料應(yīng)選用硬質(zhì)合金中的鴇鈦鉆類常用牌號(hào). YT交牌號(hào)r wb- i-一父工殖l 那加使用氾圍一硬度抗彎強(qiáng)度|YT5患即道用于磁素帽于含金包括黑忸 沖國(guó)薪鐵表皮)詢斷切解寸 的翅隼士迪凰L半精創(chuàng)，YT14 s51J81630于含金嗣石腳時(shí)的褲;時(shí)的半精Y i 159&J51550 一.0一、一 一 f 一,一.

5、 一.，-十小一-一- - V 一4 一 -適周翔酶于合金鋼旌統(tǒng)切喇器精加W 制面仲青就。Y130909.6023414適合于臻累的與白金鋼的半肛*粗必1®面物值車、狷等、精步卷, "丁“二"u , L .IUj 1IJLiy.YT5359lJi亞0適合于雌酎鞍鋼的連埴翻半、推斷缶是辨粒用且材J贏圖3常見硬質(zhì)合金牌號(hào)與性能根據(jù)表3及綜上所述，刀具的材料為硬質(zhì)合金鴇鈦鉆類，牌號(hào)YT15四、刀具的幾何參數(shù)1、前角丫。的選擇(1)根據(jù)被加工材料選擇加工塑形材料、硬度較低的材料時(shí)前角大些；加工脆性材料、硬度較高的材料 時(shí)前角小些。根據(jù)金屬切削原理與刀具中表4-5硬質(zhì)合金刀

6、具的前角推存值，推存前角為13° 18°。(2)根據(jù)刀具材料選擇硬質(zhì)合金刀具的抗彎強(qiáng)度較低，前角較小。根據(jù)金屬切削原理與刀具中表4-5不同刀具材料加工鋼時(shí)前角值，硬質(zhì)合金刀具前角12。15。(3)根據(jù)加工要求選擇精加工的前角較大；粗加工和斷續(xù)切削的前角較小；加工加工形成面前角應(yīng) 小，這是為了能減小刀具的刀刃誤差對(duì)零件加工精度的影響。所以在精加工時(shí)，刀具的前角選為12°。粗加工時(shí)，刀具的前角選為9°。2、后角ao的選擇選擇后角的原則是，在摩擦不嚴(yán)重的情況下，選取較小后角，具體考慮加工條 件為：(1)根據(jù)加工精度選擇精加工時(shí)為了減少摩擦，后角取較大值 a o

7、=8° -12° ;粗加工時(shí)為了提高刀具 強(qiáng)度,后角取較小值a o=6° -8°(2)根據(jù)加工材料選擇加工塑形材料、較軟材料時(shí)、后角取較大值；加工脆性材料、硬材料時(shí)，后角 取較小值；加工易產(chǎn)生硬化層的材料時(shí)，后角取大值。合理,森野.rrw ECGr.X rr M M® 車精 車低碳鋪A3'8-HPIff* 17中碳銅45正火）|f-雷合金鋼*正火），解火鋼45銅何5-5OHRG冰銹鋼（奧氐力lCrI8Nf9Ti）加鑄鐵（連騏切削）奪一游，1舒銅及銅合金（魔，連續(xù)切削）| 正小恰及鋁合金1皆三所Iff軟合金16圖4加工不同工件材料刀具后角

8、推存值根據(jù)表4,精加工時(shí)，后角取 6° ;粗加工時(shí)，后角取 8° ;3、副后角a °的選擇副后角選擇原則與主后角基本相同，對(duì)于可轉(zhuǎn)位刀具要求轉(zhuǎn)位后的后角不變，可選取a0 ' =a°4、主偏角kr的選擇減小主偏角可使刀具強(qiáng)度提高，散熱條件好，加工表面粗糙度小。根據(jù)金 屬切削原理與刀具中圖4-19可以看出，主偏角減小能使刀具壽命延長(zhǎng)。增大主偏角，使背向力F減小，切削平穩(wěn)；大的主偏角，切削厚度增大，斷 削性能好。5、副偏角的選擇副偏角的選擇原則是，在不影響摩擦和振動(dòng)條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。根據(jù)金屬切削原理與刀具中表 4-7主偏角、副偏角選用值。在精

9、加工時(shí)， 主偏角選75° ,副偏角選10° ;在粗加工時(shí)，主偏角選60° ,副偏角選12°。6、修圓刀尖r £的選擇刀尖圓弧半徑對(duì)切削變形的影響：刀尖圓弧半徑越大，刀的剛度更好,也表明刀尖越鈍，對(duì)加工表面擠壓也越大，表面的切削變形也越大。粗車時(shí) ,切削用量大,需 要車刀有大的剛度；精車時(shí)，切削力小，所以粗車時(shí)刀尖圓弧比精車時(shí)要 大。所以粗車時(shí)，修圓刀尖r &取0.5;精車時(shí),修圓刀尖re取0.3。7、刃傾角入s的選擇(1)根據(jù)加工要求選擇一般精加工時(shí)，為防止切削劃傷已加工平面，選擇 入s=0+5° ;粗加工時(shí)，為提 高刀具強(qiáng)度

10、，選擇入s=0-5 ° o(2)根據(jù)加工條件要求選擇加工斷續(xù)表面、加工余量不均勻表面，或在其他產(chǎn)生沖擊振動(dòng)的切削條件下，通常選取負(fù)的刃傾角。所以在精加工時(shí)，刃傾角選取-2 ;在粗加工時(shí)，刃傾角選取3;前角丫 0后角a o主偏 角K r副偏 角K r刃傾 角入s副后 角a o修圓 刀尖r g斷屑 槽寬 度LBn刀具 材料粗車9°8°60 °12°3°8°. 一0.53.0硬質(zhì) 合金YT15精車12°6°75 °10°-2 06°0.32.8表2車刀的幾何角度八、可轉(zhuǎn)位車刀片的選

11、擇邊數(shù)多的刀片，刀尖角大，耐沖擊；可利用切屑刃多，因此刀具壽命較長(zhǎng)。但 刀尖角越大，切屑時(shí)背向力越大，越易引起振動(dòng)。但從刀具壽命考慮，在機(jī) 床、工件剛度和功率允許的情況下，粗加工時(shí)應(yīng)盡量選用刀尖角較大的刀片； 反之選用刀尖角較小的刀片。刀片形 狀后角偏差等 級(jí)切屑刃 長(zhǎng)度刀片厚 度刀尖圓 弧半徑粗加工TCUM160408精加工TOUM160408表3可轉(zhuǎn)位車刀片的型號(hào)粗加工時(shí)可轉(zhuǎn)位車刀片的型號(hào)：TCUM160408精加工時(shí)可轉(zhuǎn)位車刀片的型號(hào)：TOUM1604089、斷屑槽寬度LBn斷屑槽能使斷屑按預(yù)定的方式進(jìn)行卷曲、流動(dòng)和折斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)切屑的有效 控制，。根據(jù)金屬切削原理與刀具中表 4-2

12、,粗車時(shí)，斷屑槽寬度LBn選用 3.0mm;精車時(shí)，斷屑槽寬度LBn選用2.8mm。如下圖全圓弧型采用全圓弧型。全圓弧型全圓弧型圖5刀具的幾何角度10、刀具的平面圖形。一口工圖6刀具的平面圖形五、選擇切削用量1、選擇背吃刀量工件的加工余量為 1mm,粗加工時(shí)吃刀量0.7mm；精加工時(shí)，第一次吃刀量0.2mm,第二次吃刀量0.1mm ;2、選擇進(jìn)給量根據(jù)金屬切削原理與刀具中表 4-8硬質(zhì)合金車刀粗車外圓時(shí)的進(jìn)給量，車刀 刀桿尺寸16mm x 25mm,工件直徑40mm,背吃刀量w 3mm,進(jìn)給量f=0.40.5mm/f根據(jù)切削手冊(cè)表 1-4選擇粗車時(shí) f=0.45mm/r ,精車時(shí) f=0.2m

13、m/r穩(wěn)定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度要求，故需進(jìn)行檢驗(yàn)。3、計(jì)算切削速度%T,naP J!(車刀壽命選T=60min)根據(jù)金屬切削原理與刀具中表 3-4中，可知Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2, Kmv=1,Ksv=1,Kkv=0.81,Kbv=0.97所以，粗車時(shí)理論切削速度 Vc=108.6 (m/min),機(jī)床的轉(zhuǎn)速n=1000 Vc/兀D=705 (m/min),按機(jī)床說明書實(shí)際n=700 ( m/min)。車床的實(shí)際切削速度v= % D n/1000=65.94(m/min)。同理可得：精車時(shí)理論切削速度 Vc=123(m/min),機(jī)床的轉(zhuǎn)速 n=10

14、00 Vc/兀D=883 (m/min),按機(jī)床說明書實(shí)際n=850 (m/min),車床的實(shí)際切削速度 v=兀 D n/1000=80.07(m/min)。六、機(jī)床選擇床身回轉(zhuǎn)直徑400mm刀架上回轉(zhuǎn)直徑210mm最大工件長(zhǎng)度/最大車削長(zhǎng)度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm主軸中心至床身平面導(dǎo)軌距離205mm主軸轉(zhuǎn)速范圍50Hz: 11-1600r/min60Hz: 13.2-1920r/min50Hz: 14-1580r/min60Hz: 20.4-1896r/min刀架縱/ 橫向的快移速度縱向：4m/min橫向：2m/min主軸中心線

15、至刀具支承距離26mm主電機(jī)功率7.5KW表4 CA6140的技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上算出的機(jī)床轉(zhuǎn)速，應(yīng)選用普通臥式車床CA6140七、機(jī)床功率檢驗(yàn)根據(jù)CA6140的說明書主電機(jī)的功率PE為7.5KW ,機(jī)械效率t 0.8 。 取% 一統(tǒng)日oFcKkrFc=983N ,機(jī)床的切削功率Pc=FcVc/粗車時(shí)，切削力 Fc = KcapfKt(60X 103) =1.08KW;精車時(shí)，切削力Fc = KcapfKT oFc*KkrFc=176N ,機(jī)床的切削功率 Pc=FcVc /(60X103) =0.23KW,根據(jù)公式Pc <Pet電動(dòng)機(jī),故切削用量符合機(jī)床功率。八、刀具的實(shí)際壽命 由上可知刀具

16、在粗加工和精加工時(shí)的切屑速度、背吃刀量和進(jìn)給量，根據(jù)金屬切屑刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)在相應(yīng)條件下可查出：=0.75 , y =2.5 , t =1。根據(jù)以下公式可得：XT km CT粗車時(shí) T =xt yT K T = 3 5mi nvc ap fm Ct 精車時(shí) T = TyT K T = 4 8mi nvc ap f九、校核工件的剛度 根據(jù)工件的尺寸可知，工件屬于細(xì)長(zhǎng)軸。在加工的過程中由于工件受到刀具的垂直向下切屑力Fc ,工件在垂直方向發(fā)生形變(如下圖所示)，導(dǎo)致影響到工件圓柱度形位誤差。工件在切削力的作用下的變形，工件的最大撓度f=-34F l ,I=d通過查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，材料40Cr的彈性模量E=211Gpa ;有48EI 64題目可知，L=150mm,d=30mm。粗車時(shí)工件的最大撓度f = - 0. 0 0 8 2 mm精車時(shí)工件的最大撓度f = - 0. 0 0 1 4 mm所以在粗車和精車時(shí)，工件的最大撓度f者冏、于圓柱度公差0. 0 2參考文獻(xiàn)陸劍中,金屬切削原理與刀具M(jìn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.艾興、肖詩(shī)綱.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)M.3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199