機械加工方案

1、蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械加工方案專業(yè)：機械設(shè)計與制造班級：機制56學(xué)號：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、機床選擇.9七、機床功率檢驗.10八、刀具的實際壽命.10九、校核工件的剛度.10參考文獻.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。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）刀具2、確定切削用量3、機床選擇和功率校核4、確定刀具更換周期加工方案、

2、確定刀具的類型 采用可轉(zhuǎn)位式車刀，其特點是避免了焊接的缺點，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。、分析工件材料Cr的力學(xué)性能、硬度HBW抗拉強度cb(MPa)伸長率S(%)沖擊韌度ak(KJ/m2)熱導(dǎo)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，強度增加，熱導(dǎo)率降低。因此，較同類碳鋼難加工。在切削時應(yīng)選擇 耐磨性、耐熱性高的刀具材料。三、選擇刀具的

3、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。材料種類晅度RRC(HRA) (HV)抗彎蠱匱沖擊樹度Mb馥導(dǎo)率k切IM速度；尢毀世也(WnK W工碓K工具鋼7.67.80 -65(8R2-S4)2.16*=41.872D0-25I30.32-0.4耳含金工艮鋼7H?-7,960-65(81.2-842.35孝41”&7300-400鋼Eg&g63-70(S3 -86.6)0.098-0.58816.7S-25J600TOOIT.2(89-91kS)L,t)82,160.019-

4、005975.4-87,9SUU3E9,35-13.2(89-92.5)0.982-1,370,0029-0.0()61120,9-62*8goo4-4.8會 金ffl,鋌類(-92)-1,47h:100()11006-10離化鈦基類5-56*6.3(9295.3a.7S- l.Ofi16-10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)合金中的鎢鈦鉆類常用牌號；YT類牌號密度g/cm3典型值使用范圍抗彎強度YT5U.8013.0090.42000適用于碳素鋼于合金鋼 飽括鍛也 沖壓件.圍輝皮間斷切削時 的粗車、粗刨、半n刨.YT14tzpjo)1L3011.6091.8

5、適用于琨圭鋼于合金鋼連續(xù)切削時的粗車*粗彌間斷切削時的半菇 車?yán)嘬?aYT151L20-11.4092.51550適用于碳索胡于合金鋼連續(xù)切削H半精加工，連繕面的半精錐。YT309.4096093.21200適合于碳腎辛訊與合金鋼的半精加工，如小析面的精車擴晉。153512.6011809L02050適合于錯鐵、榔鋼的連蝕粗車、相SIU是料肚工憂臭材馬*圖3常見硬質(zhì)合金牌號與性能根據(jù)表3及綜上所述，刀具的材料為硬質(zhì)合金鎢鈦鉆類，牌號YT15四、刀具的幾何參數(shù)1、 前角丫0的選擇(1)根據(jù)被加工材料選擇加工塑形材料、硬度較低的材料時前角大些；加工脆性材料、硬度較高的材料 時前角小些。根據(jù)金屬切

6、削原理與刀具中表4-5硬質(zhì)合金刀具的前角推薦 值，推薦前角為1318。(2)根據(jù)刀具材料選擇硬質(zhì)合金刀具的抗彎強度較低，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前角值，硬質(zhì)合金刀具前角125。(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?。患庸ぜ庸ば纬擅媲敖菓?yīng) 小，這是為了能減小刀具的刀刃誤差對零件加工精度的影響。所以在精加工時，刀具的前角選為12。粗加工時，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為了減少摩擦，后角取較大值a0=8一12 ；粗加工時

7、為了提高刀 具強度，后角取較小值a。=6一8(2)根據(jù)加工材料選擇 加工塑形材料、較軟材料時、后角取較大值；加工脆性材料、硬材料時，后角 取較小值；加工易產(chǎn)生硬化層的材料時，后角取大值。工件材料合理后角 車M車低碳鋼 A3中碳鋼羽（正火）合金鋼 40Cr（正火）淬火鋼 45 鋼(45 - 50HRC)12-15*不銹鋼（與氏博 lCrl3Ni?n）親鑄鐵（連壤切剖）啊及鍋合金膽、連續(xù) WJ）錯及鋁合金圖4加工不同工件材料刀具后角推薦值根據(jù)表4,精加工時，后角取6；粗加工時，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，對于可轉(zhuǎn)位刀具要求轉(zhuǎn)位后的后角不 變，可選取a=a4、主偏角k

8、r的選擇減小主偏角可使刀具強度提高，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。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K的選擇副偏角的選擇原則是，在不影響摩擦和振動條件下，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。 在精加工 時， 主偏角選75，副偏角選10;在粗加工時，主偏角選60，副偏角選&修圓刀尖r&的選擇刀尖圓弧半徑對切削變形的影響：刀尖圓弧半徑越大，刀的剛度更好，也表明刀尖越鈍，對加工表面擠壓也越大，表面的切削變形也越大。

9、粗車時，切削用量大,需要車刀有大的剛度；精車時，切削力小，所以粗車時刀尖圓弧比精車時要 大。所以粗車時，修圓刀尖r&取0.5;精車時，修圓刀尖r&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，為防止切削劃傷已加工平面，選擇入s=0+5;粗加工時，為提高刀具強度，選擇入s=0-5。(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)生沖擊振動的切削條件下， 通常選取負(fù)的刃傾角。所以在精加工時，刃傾角選取-2;在粗加工時，刃傾角選取3;前角Yo后角ao主偏 角Kr副偏 角，Kr刃傾 角入s副后 角，ao修圓 刀尖r斷屑 槽寬 度LBn刀具 材料

10、粗車986012380.53.0硬質(zhì) 合金YT15精車1267510-260.32.8表2車刀的幾何角度八、可轉(zhuǎn)位車刀片的選擇邊數(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。但 刀尖角越大，切屑時背向力越大，越易引起振動。但從刀具壽命考慮，在機 床、工件剛度和功率允許的情況下，粗加工時應(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 級類型切屑刃 長度刀片厚 度 刀尖圓 弧半徑粗加工TCUM160408精加工TOUM160408表3可轉(zhuǎn)位車刀片的型號粗加工時可轉(zhuǎn)位車刀片的型號：TCUM160408精加工時可轉(zhuǎn)位車刀片的型號：TOUM1604089、

11、斷屑槽寬度LBn斷屑槽能使斷屑按預(yù)定的方式進行卷曲、流動和折斷，從而實現(xiàn)對切屑的有效 控制，。根據(jù)金屬切削原理與刀具中表4-2，粗車時，斷屑槽寬度LBn選用3.0mm精車時，斷屑槽寬度LBn選用2.8mm如下圖全圓弧型采用全圓弧型。圖5刀具的幾何角度10、刀具的平面圖形po-pa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粗加工時吃刀量0.7mm精加工時，第一次吃刀量0.2mm,第二次吃刀量0.1mm2、選擇進給量根據(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的進給量，車 刀刀桿尺寸16mrK 25mm工件直徑40mm背吃刀量w 3mm進給量f=0.40.5

12、mm/f根據(jù)切削手冊表1-4選擇 粗車時f=0.45mm/r，精車時f=0.2mm/r穩(wěn)定的進給量尚需滿足車床進給機構(gòu)強度要求，故需進行檢驗3、計算切削速度卩(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，粗車時理論切削速度Vc=108.6(m/min)，機床的轉(zhuǎn)速n=1000 Vc/ n D=705(m/min)，按機床說明書實際n=700 (m/min)。車床的實際切削速度v=n Dn/1000=65.94(m/min)。同理可得：精車時理論切削速度

13、Vc=123(m/min)，機床的轉(zhuǎn)速n=1000 Vc/ n D=883 (m/min)，按機床說明書實際n=850(m/min),車床的實際切削速度v=n D n/1000=80.07(m/min)。六、機床選擇床身回轉(zhuǎn)直徑400mm刀架上回轉(zhuǎn)直徑210mm最大工件長度/最大車削長度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/mi n50Hz: 14-1580r/mi n60Hz: 20.4-1896r/mi n刀架縱/橫向的快移

14、速度縱向：4m/min橫向：2m/min主軸中心線至刀具支承距離26mm主電機功率7.5KW表4 CA6140的技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上算出的機床轉(zhuǎn)速，應(yīng)選用普通臥式車床CA6140七、機床功率檢驗根據(jù)CA6140的說明書主電機的功率PE為7.5KW機械效率n取0.8。粗車時，切削力Fc= Kcapf釀P此 KYoFcKkrFc=983N機床的切削功率Pc=FcVC/ (60 X 103)=1.08KW精車時，切削力Fc= Kcap-K丫oFc*KkrFc=176N,機床的切削功率Pc=FW/(60X 103)=0.23KW根據(jù)公式PcPEn電動機，故切削用量符合機床功率。八、刀具的實際壽命由上可知刀

15、具在粗加工和精加工時的切屑速度、背吃刀量和進給量，根據(jù)金屬切屑刀具設(shè)計手冊在相應(yīng)條件下可查出：XT=0.75，y=2.5，kT=1。根據(jù)以下公式可得：粗車時Tm=一CKT=35mi nXTYTVcapf精車時Tm=一CKT=48mi nXTYTVcapf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=-34二L,匸通過查找機械設(shè)計手冊，材料40Cr的彈性模量E=211Gpa有48EI 64題目可知，L=150mm,d=30mm圖七 工件的撓度示意圖粗車時工件的最大撓度f =- 0. 0082mm精車時工件的最大撓度f =- 0. 0014mm所以在粗車和精車時，工件的最大撓度f都小于圓柱度公差0. 027/7/A參考文獻陸劍中金屬切削原理與刀具M.北京：機械工業(yè)出版社，2011.艾興、肖詩綱切削用量簡明手冊M.3版.北京：機械工業(yè)出版社，1990CA6140車床說明書（