木材切削原理與刀具課程設(shè)計(jì)說明書

木材切削原理與刀具課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)院材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)名稱木材科學(xué)與工程木工刀具設(shè)計(jì)說明書一、目的意義通過兩種不同結(jié)構(gòu)的木工銑刀的設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解并熟悉木工刀具設(shè)計(jì)的一般步驟及總體要求，訓(xùn)練刀具設(shè)計(jì)能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、現(xiàn)有一臺(tái)立式銑床，主軸電機(jī)功率5.5kw，刀軸直徑40mm，裝刀空間尺寸Φ250X200mm（直徑X高度），刀軸轉(zhuǎn)速6000rpm，套裝、螺母壓緊方式裝刀；機(jī)械進(jìn)料，進(jìn)料速度8-15m2、為上述機(jī)床另設(shè)計(jì)一種機(jī)夾式平面加工銑刀。工件尺寸：100x100x800mm（寬X厚X長），機(jī)床參數(shù)、進(jìn)料方式、任務(wù)要求相同。三、整體鏟齒成形銑刀設(shè)計(jì)1、刀具材料選用：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，考慮到加工量（只需加工500件）大小和材料特性及制造成本等因素，屬于小批量生產(chǎn)，故選用高速鋼。2、主要參數(shù)確定：銑刀主要參數(shù)包括外徑D、套裝孔直徑d、齒數(shù)Z、前角γ、后角α、斜鏟角τ等。2、1外圓直徑D：D一般應(yīng)大于等于4d，取180mm（﹥4d），將圓的直徑整合到直徑系列D=180mm。2、2套裝孔直徑d：由于采用直接套裝者，d的名義尺寸應(yīng)和刀軸的名義直徑相等即d=40mm?？紤]裝卸方便并保證一定精度，選用小間隙精密配合H7/h6。2、3前角γ，后角α：根據(jù)工件性質(zhì)選取，水曲柳是硬材，故取前角γ=20°后角的變化范圍不大，可取在10-15°范圍選取，取后角α=10°。2、4鏟齒量K：取圓整合的鏟齒量K=18mm。反算后角α：α=arctgKZ/πD=7.3°2、5退刀角：由于齒數(shù)Z=4，且退刀角大時(shí)，刃摸余量小，根據(jù)對(duì)應(yīng)的凸輪比例取1/4，相應(yīng)的退刀角ε=22.5°。2、6斜鏟角τ：視工件截形而定，根據(jù)工件截形上有傾斜角λ=0°的區(qū)段,故銑刀須斜鏟。斜鏟角按下式計(jì)算：則：τ=21.25°式中：K—鏟齒量,mm；λ—傾斜刀刃的傾斜角，本例為0；KXN—傾斜刀刃的法向鏟齒量，按下式計(jì)算：式中：DX—所取刀刃區(qū)段計(jì)算點(diǎn)的直徑，mm；DX=D-2K=126mmZ—齒數(shù)；αXN—傾斜刀刃的法向后角，可在3-5°范圍內(nèi)選取，選4°。2.7齒數(shù)Z考慮結(jié)構(gòu)對(duì)稱、平衡，本例取Z=4。3、畫銑刀工作圖銑刀工作圖的視圖選擇要能清楚完整的表達(dá)銑刀各部結(jié)構(gòu)，必要時(shí)可選局部視圖，也可局部剖視。要注明全部必要的加工尺寸，有公差要求的尺寸（如套裝控直徑、外圓直徑等）要標(biāo)注公差；有形位要求要求的部分（如夾持端面）要標(biāo)注形位公差，如徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)等。工作圖畫法參考講義。先畫正視圖，再畫側(cè)視圖，側(cè)視圖為銑刀剖去1/4。作圖具體步驟如下：eq\o\ac(○,1)以O(shè)為圓心，以R=D/2=90mm為半徑先畫銑刀外圓；再按選定齒數(shù)將外圓分為Z等分，即4等分，標(biāo)出齒頂。eq\o\ac(○,2)畫刀齒前面線時(shí)，先作一半徑r1=Rsin20°=30.78mm齒頂向右作該輔助圓的切線，該切線即為刀齒前面線。eq\o\ac(○,3)畫齒背線時(shí)，可將阿基米德螺旋線簡化畫成圓心偏移的圓弧曲線，只要標(biāo)注選定的鏟齒量K=22m，并不會(huì)影響銑刀的制造精度。畫時(shí)先作第二個(gè)輔助圓，該圓半徑r2=Rsin10°=15.628mm由各齒頂向左做輔助圓切線，得各切點(diǎn)。然后分別以這些切點(diǎn)為圓心，以切點(diǎn)到相應(yīng)的齒頂為半徑，從齒頂向右畫圓弧，即為齒背線。畫刀齒的最低點(diǎn)的齒背線時(shí)，先從齒頂向下沿半徑方向量取工作截形高（由工件截形的尺寸可算得=29mm）得一點(diǎn)，然后以O(shè)為圓心將該點(diǎn)轉(zhuǎn)至前刀面再得一點(diǎn)，然后再以第二個(gè)輔助圓上的相應(yīng)切點(diǎn)為圓心，以該圓心到前刀面上的齒背曲線最低點(diǎn)為半徑向右畫第二條圓弧，即為最低的齒背曲線。eq\o\ac(○,4)畫齒槽底圓弧時(shí)，先確定該圓弧中心位置。為此作第三個(gè)輔助圓該圓半徑為：=90-29-8-5=48mm式中：——齒槽底圓弧半徑，按下表選取，=8mm銑刀直徑Dmm60-8080-100120-140160-180齒底圓弧半徑r43-44-55-66-8y——余量，視銑刀結(jié)構(gòu)，在5—10mm范圍內(nèi)選取,取y=5mm在第三個(gè)輔助圓上確定槽底圓弧中心，當(dāng)銑刀前角較小時(shí)，可取刀齒前面線與該圓的交點(diǎn)為槽底圓弧中心，然后就可以畫出齒槽底的圓弧。eq\o\ac(○,5)畫半徑為=8mm圓弧時(shí)，先從刀齒前面線上最低齒背曲線上的起點(diǎn)，向槽底圓弧作切線，畫出齒槽的右面線，然后以豎軸線起始，像左量取所選的退刀角得另一條徑向線，該徑向線與最低齒背曲線相交得一交點(diǎn)，再從該交點(diǎn)像槽底圓弧作切線可畫出齒槽的左面線。eq\o\ac(○,6)畫直徑為d=40mm孔，注意該孔兩端面應(yīng)有1×45°的倒角。eq\o\ac(○,7)畫刀鼓圓，刀鼓圓直徑應(yīng)大于壓緊螺母直徑5mm以上。eq\o\ac(○,8)按投影關(guān)系畫銑刀側(cè)視圖，注意銑刀刀齒寬度應(yīng)大于工件寬度3-5mm，此設(shè)計(jì)中取4mm。4、其他技術(shù)要求熱處理：銑刀材料為工具鋼，故刀齒需經(jīng)熱處理，熱處理硬度為HRC60。表面粗糙度：刀齒前后面、套裝孔、夾持端面等重要加工表面都應(yīng)標(biāo)注表面粗糙度，刀齒前后面、套裝孔表面Ra=0.8,夾持端面Ra=1.6,其他非重要加工面Ra=3.2。角度公差：1°。齒距偏差不大于0.5mm。形位公差：主要是銑刀兩夾持端面應(yīng)互相平行并與銑刀的回轉(zhuǎn)軸線垂直。在工作圖上可分別用兩夾持端面相對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的端面圓跳動(dòng)量表示，其值根據(jù)銑刀直徑選取。銑刀直徑160-180時(shí)，故圓跳動(dòng)量不大于0.8mm。徑向跳動(dòng)量意在控制所有刀齒回轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)在同一圓周上，對(duì)于本例應(yīng)不大于0.01mm。齒廓誤差：所有刀齒的齒廓誤差用樣板檢驗(yàn)時(shí)，不大0.1mm。銑刀的平衡：銑刀需要經(jīng)過動(dòng)平衡。機(jī)夾式尖齒平面銑刀設(shè)計(jì)1.材料選用：刀體選45鋼；壓塊、螺釘?shù)嚷?lián)結(jié)件選35鋼；刀片選高速鋼。2、確定主要參數(shù)：齒數(shù)Z=4；前角γ=25°；后角α=10°；根據(jù)切削速度，可估算出切削圓直徑，考慮使刀體直徑符合系列，同時(shí)刀體具有一定的強(qiáng)度，取D=190mm。3、確定刀片類型與尺寸：本例采用螺釘、壓塊側(cè)向壓緊，所以采用最經(jīng)濟(jì)的平刀片。刀片的長度L：大于工件寬度2mm，工件尺寸（w×h×l）：200x100x800mm（寬X厚X長），取l=刀片寬度B：除滿足夾裝要求外，應(yīng)留有刃磨余量；b=30mm；刀片厚度a：根據(jù)伸出量決定，對(duì)平面銑刀，因伸出量很小，刀片厚度不用太大，取a=3mm。4、確定壓塊尺寸：壓塊有一定尺寸，才有足夠質(zhì)量，這樣在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由離心慣性力產(chǎn)生的壓緊力才能壓緊刀片。一般令其厚度b稍大于高度h。=18mmb=18mm式中：a—刀片厚度,3mm；B—刀片寬度,30mm；—前角,25；—壓塊楔角（一般70o）。1=28.5°式中：1—通過刀片質(zhì)量中心的半徑與銑刀豎軸線的夾角。D—銑刀切削圓直徑，190mm；a—刀片厚，3mm；B—刀片寬，30mm。5、畫銑刀工作圖機(jī)夾式銑刀的工作圖包括銑刀裝配圖和所有非標(biāo)零件的工作圖。刀體直徑：D1=D-2h’(D—銑刀切削圓直徑;h’—刀尖伸出量；h’=a/tgβ=3/tg55°=2.1mm)刀片厚,3mm；β—楔角）并使其圓整到直徑系列。h’=2mm刀體直徑D1=D-2h’=190-2x2=186mm整合到180mm銑刀水平或豎直軸線到刀槽背部的垂直距離：C1=Rsinγ+a+2=45mm(R—切削圓半徑)刀槽背面到調(diào)刀螺釘中心孔軸線的距離：C2=(dt/2)-2=10/2-2=3mm(dt—調(diào)刀螺釘頭直徑)刀槽寬度：C3=a+2=3+2=5mm壓刀槽寬度：C4=b(1-sin)+H+3=17mm整合到18mmH=6.4mm(H—壓緊螺釘頭厚度)刀軸線到刀槽底的距離：a3=Rcosγ-[B+K+2]=50mmK=0.6d=4.8mm(K⑦壓刀槽底面到銑刀中心的距離：a1=R1-[b+2]=70mm(R1—刀體半徑；b—壓塊高度)刀螺釘孔深度a2=l+3=20+3=23mm整合到24mml=20mm