畢業(yè)論文-焊接內(nèi)孔車刀的設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　刀具是機(jī)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(dá)IT7～I(xiàn)T8，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(jié)構(gòu)，可分為通孔車刀和盲孔車刀；焊接內(nèi)孔車刀是孔加工中不可缺少的重要刀具，在實(shí)際

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

3、高刀具的加工效率是本次設(shè)計的主要內(nèi)容。車內(nèi)孔時為達(dá)到精度要求應(yīng)用兩把車刀：粗車刀和精車刀。通過設(shè)計這兩把刀來達(dá)到所車孔的要求。</p><p>　　關(guān)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(nèi)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(shè)計7</p><p>　　§1.3.1 刀頭的結(jié)構(gòu)7</p><p>　　

5、67;1.3.2 刀頭的角度調(diào)整8</p><p>　　§1.4 刀桿的設(shè)計與計算8</p><p>　　§1.4.1 刀桿的設(shè)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(yīng)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(xiàng)21</p><p>　　結(jié)論………………………………………………………23</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………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(jī)床，還是先進(jìn)的數(shù)控機(jī)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(chǎn)率和加工質(zhì)量具有直接影響。刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)

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(guān)鍵性作用。刀具是機(jī)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(jī)用的，但也有手用的。由于機(jī)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(nèi)孔套裝在機(jī)床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉(zhuǎn)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(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)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(chǎn)生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、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(jìn)刀和退刀的方向相反。在粗車時要進(jìn)行試車削，其橫向進(jìn)給量為徑向余量的1/2。車孔余量為5mm，分兩次進(jìn)給。分別取背吃刀量約為2mm、1mm，切削速度約為30m/min(n=400r/min)，進(jìn)給量約為0.4mm/r。當(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)刀后再次測量，直至車出整個內(nèi)孔表面。</p><p>　　我國機(jī)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(jī)械手等

13、質(zhì)量問題影響主機(jī)使用，主軸軸承及轉(zhuǎn)臺的精度達(dá)不到用戶要求。據(jù)大連、沈陽多家用戶反映，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的主要故障大多出在功能部件上，它是影響國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床使用的主要根源。從國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的開發(fā)和使用來看，功能部件急需技術(shù)攻關(guān)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 隨著數(shù)控機(jī)床向高速、高精、智能、復(fù)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(diào)研中，用戶對國產(chǎn)數(shù)控刀具滯后現(xiàn)象反映相當(dāng)強(qiáng)烈。國產(chǎn)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(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶要求。由于國產(chǎn)刀具品種少、壽命低，嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床效率的發(fā)揮。調(diào)研企業(yè)進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床，配用大量進(jìn)口數(shù)控刀具，由于價格昂貴，用戶不堪負(fù)擔(dān)。據(jù)反映，汽車發(fā)動機(jī)制造業(yè)、航空設(shè)備制造企業(yè)等大量進(jìn)口數(shù)控刀具。據(jù)不完全統(tǒng)計，沈陽5家企業(yè)年進(jìn)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(shù)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(chǎn)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(yīng)力大，裂紋情況居多。加工時容易產(chǎn)生崩刃，裂紋等破損情況，據(jù)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(nèi)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(yīng)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(nèi)孔，也可用于切槽和切斷等。車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車刀、焊接裝配式車刀和機(jī)械夾固刀片的車刀。機(jī)械夾固刀片的車刀又可分為機(jī)床車刀和可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)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(chǎn)中應(yīng)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(shí)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(jìn)行再加工的刀具，常用的有擴(kuò)孔鉆、鉸刀及鏜刀等。例如，下圖示標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的結(jié)構(gòu)。工作部分（刀體）的前端為切削部分，承擔(dān)主要的切削工作，后端為導(dǎo)向部分，起引導(dǎo)鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。 內(nèi)孔車刀可做成整體式；為節(jié)省刀具材料和增加刀柄強(qiáng)度，也可把高速鋼或硬質(zhì)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(shù)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(fù)雜的軸承套零件圖，

19、此軸類零件有階臺、內(nèi)孔、內(nèi)孔槽組成，在這里我主要設(shè)計的是內(nèi)孔的粗、精車，圖中的外圓階臺可用90度外圓刀進(jìn)行粗精車削，內(nèi)孔就用所設(shè)計的焊接內(nèi)孔車刀車削，對于圖中所要車削的內(nèi)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(shè)計粗精車內(nèi)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(shè)計精車刀，</p><p>　　焊接內(nèi)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(shè)計的焊接內(nèi)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(shè)計刀頭不同的角度，以達(dá)到加工的目的。焊接內(nèi)孔車刀的整體圖為：</p><p><b>　　§1.3刀頭的設(shè)計</b></p><p>　　§1.3.1 刀頭的結(jié)構(gòu)</p><p>　　通孔車刀刀頭，標(biāo)注角度符號。</p><p

21、>　　解：根據(jù)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(jìn)給運(yùn)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(biāo)注主、副偏角。</p><p>　　2.畫出主剖面、副剖面。標(biāo)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(biāo)注刃傾角。</p><p>　　4.標(biāo)注相應(yīng)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(diào)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(yīng)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(nèi)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(nèi)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(shè)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(jī)床上

24、 焊接內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)、刀桿直徑和刀桿強(qiáng)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(qiáng)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(jī)床刀架高度限制，可按機(jī)床中心高度選擇。</p><p>　　表1—1 不同機(jī)床中心高允許的刀桿截面</p><p>　　§1.4.1 刀桿的設(shè)計</p>

26、<p>　　表1-2 焊接內(nèi)孔車刀的裝夾方式及用途</p><p>　　表1—2根據(jù)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(jī)床中心高選擇。</p><p>　　我所設(shè)計的焊接內(nèi)孔車刀，用于車通孔，結(jié)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(nèi)孔車刀的刀頭與刀桿用兩種材料制造。刀頭一般用硬質(zhì)合金，刀體用碳素結(jié)構(gòu)鋼（45鋼）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，抗震性能好，并可根據(jù)需要進(jìn)行刃磨。</p><p>　　§1.4.2 刀桿的計算</p><p>　　焊接內(nèi)孔車刀刀具的選擇，主要的問題是刀桿的剛性，刀桿的強(qiáng)度，應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，剪切應(yīng)力等都考慮。</p>

28、<p>　　在切削過程中產(chǎn)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(jī)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(jī)床功率、刀桿和刀片強(qiáng)度以及夾具設(shè)計、選擇切削用量等的主要依據(jù)

29、。</p><p>　?。?）徑向力Fy 在基面內(nèi)，并與進(jìn)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(nèi)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(nèi)，它與進(jìn)給方向相平行，也叫進(jìn)給力。軸向力是校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的主要依據(jù)。若刀具未加緊，會因軸向力大而引起偏轉(zhuǎn)；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(nèi)孔車刀的被吃刀量αp 為1mm，進(jìn)給量f為0.1 mm/r，計算其扭矩強(qiáng)度</p><p>　　設(shè)軸在轉(zhuǎn)矩T的作用下，產(chǎn)生剪應(yīng)力，對于圓截面的實(shí)心軸，其抗扭強(qiáng)度條件為</p><p><b>　　τ===[τ]</b></p><p&g

31、t;　　T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速r/min</p><p>　　τ,[ τ]—軸的剪應(yīng)力、許用剪應(yīng)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(shè)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(shè)軸的最高轉(zhuǎn)速N為1500轉(zhuǎn)，其直徑d為100mm，軸所傳遞的功率P為3.3kw求其許用應(yīng)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(yīng)力

36、范圍之內(nèi)。若最高轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)，其他條件不變則其許用應(yīng)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(jié)構(gòu)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(dān)金屬切除任務(wù)的材料，它的性能直接影響刀具的耐用度和生產(chǎn)率的高低、刀具消耗和成本的多少、加工精度和表面質(zhì)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(chǎn)效率、工件的加工精度、已加工表面質(zhì)量和刀具消耗以及加工成本。正確選擇刀具材料是設(shè)計和選用刀具的重要內(nèi)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(shù)的進(jìn)步。</p><p>　　§2.1.1 刀具材料應(yīng)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(chǎn)生很高的切削溫度。因此，刀具材料應(yīng)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?nèi)Q于材料的硬度，也并非材料越硬耐磨性越高。因?yàn)橛捕冗^高，內(nèi)應(yīng)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(qiáng)度和韌性（堅韌性）</p><p>　　強(qiáng)度是指抵抗切削力的作用而不至于崩刃或刀桿折斷所應(yīng)具備的性能，一般用抗彎強(qiáng)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(qiáng)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(dǎo)熱性</b></p><p>　　刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率（單位為W/m·K）來表示。熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)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(jīng)濟(jì)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(xué)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(chǎn)生粘接。化學(xué)穩(wěn)定性指刀具材料在高溫下，不易與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反

43、應(yīng)。</p><p>　　刀具材料的種類繁多，且隨著科學(xué)技術(shù)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(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.65% ~1.35%的優(yōu)質(zhì)高碳

44、鋼，常用的有T8A，T10A，T12A等。這種材料的優(yōu)點(diǎn)是刀具刃磨性好，熱塑性好，切削加工性好，價格低廉等。缺點(diǎn)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(zhì)合金    </p><p>　?。?） 硬質(zhì)合金的特點(diǎn)&l

45、t;/p><p>　　硬質(zhì)合金中的碳化物（WC，TiC，TaC等）的硬度高、熔點(diǎn)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(jié)層的厚度減小，即相當(dāng)于粘結(jié)層金屬相對減少，使其硬度提高，抗彎強(qiáng)度降低。因此，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性都高于高速鋼。由于硬質(zhì)合金具有高的熱硬性（可達(dá)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(zhì)合金抗彎強(qiáng)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(nèi)外已研制出許多新型硬質(zhì)合金，提高了綜合性能。</p><p><b>　　硬質(zhì)合金的種類</b></p><p>　?、?鎢鈷類（K類）硬質(zhì)合金 鎢鈷類硬質(zhì)合金的硬質(zhì)相材料是WC，粘結(jié)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>　?、?鎢鈦鈷類（P類）硬質(zhì)合金 YT類硬質(zhì)合金的硬質(zhì)相材料是WC和TiC，粘結(jié)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>　　③ 鎢鈦鉭（鈮）鈷類（M類）硬質(zhì)合金，主要成分為WC+TiC+TaC（NbC）+Co，常用的牌號有YW1、YW2。YW類硬質(zhì)合金也叫通用硬質(zhì)合金，是一種用途廣泛的硬質(zhì)合金。</p><

48、p>　　各類硬質(zhì)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(zhì)合金的選用</p><p>　　正確選用適當(dāng)型號的硬質(zhì)合金，對于發(fā)揮其切削性能及經(jīng)濟(jì)性等都具有十分重要的意義。</p><p>　?、?根據(jù)加工性質(zhì)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(qiáng)度和沖擊韌性，應(yīng)選用含鈷量高的硬質(zhì)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(yīng)選擇含鈷（Co）量少的硬質(zhì)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(qiáng)，一般應(yīng)選擇含鈷量較高的硬質(zhì)合金，如YG8、YT5等。</p><p>　?、?根據(jù)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(qiáng)度、韌性和導(dǎo)熱性，宜選用YG類硬質(zhì)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(zhì)合金。</p><p>　　切削不銹鋼、高強(qiáng)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(qiáng)度高，韌性大，粘附性強(qiáng)，切削力大，切削溫度較高，導(dǎo)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(qiáng)度、韌性及導(dǎo)熱性的要求

52、更高，宜選用YG類硬質(zhì)合金。</p><p>　　YW類硬質(zhì)合金，一般是在YT類中，使用TaC(NbC)代替部分TiC。硬質(zhì)合金中加入TaC(NbC)后，提高了刀具的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度，同時，耐磨性和耐熱性也有所提高。這類硬質(zhì)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(zhì)合金的刀片進(jìn)行切削。結(jié)合硬質(zhì)合金的選用原則，我選擇了硬質(zhì)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(dá) 1200℃以上，切削速度可比硬質(zhì)合金提高2~5倍?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好，與金屬的親和力小，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散磨損的能力強(qiáng)。陶瓷

54、的最大缺點(diǎn)：是抗彎強(qiáng)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(qiáng)度低、脆性大。一般只適宜作精加工，是磨削硬質(zhì)合金及高強(qiáng)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(jìn)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(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)位車刀用機(jī)械夾固的方法，裝夾在標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)松開，把刀片轉(zhuǎn)過一個角度，即可用另一個新的刀刃進(jìn)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(zhuǎn)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(nèi)孔車刀，由于刀尖角小，強(qiáng)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(qiáng)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(dá)的位置

58、受到一定限制。如五邊形（P）雖刀尖角為108°，強(qiáng)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(jìn)行外圓、端面加工及車孔和倒角。焊接式車刀的硬質(zhì)合金刀片型號（形狀和尺寸）以標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)硬質(zhì)合金廠按GB/T5244-1985和GB/T5245-1985標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，使用是根據(jù)不同用途，選擇合適的硬質(zhì)合金牌號和刀片形狀

59、規(guī)格。</p><p>　　結(jié)合各種刀片形狀的優(yōu)缺點(diǎn)我此次設(shè)計焊接內(nèi)孔車刀時選用了菱形的硬質(zhì)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(biāo)平面間的夾角所構(gòu)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(qiáng)度，能一次車去較多的余量，以適應(yīng)粗車時切削深、進(jìn)給快的特點(diǎn)。刀具幾何參數(shù)如下：</p><p>　　1）為了增加刀頭強(qiáng)度，前角和后角應(yīng)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(qiáng)度和改善散熱條件，副偏角=4º。</p><p>　　3）為提高刀頭強(qiáng)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(qiáng)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(dá)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(yīng)選大些，以使車刀鋒利，切削變形減小，表面質(zhì)量提高。磨相應(yīng)的斷屑槽，以增大前角。</p

63、><p>　　2）后角也應(yīng)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(yīng)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(diǎn)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(nèi)。因此使用時必須根據(jù)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(dá)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(jìn)給量和切削速度，以充分發(fā)揮機(jī)床和刀具的效能，提高勞動生產(chǎn)率。</p><p>　　對1.2節(jié)的零件圖1—1的孔進(jìn)行加工時先用的¢70鉆頭鉆孔再用焊接內(nèi)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(nèi)孔精車刀進(jìn)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(zhì)量，同時兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)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(jìn)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(dāng)使用硬質(zhì)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(jìn)給量 由于半精加工和精加工產(chǎn)生的切削力不大，故增大進(jìn)給量對加工工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛性影響較小，增大進(jìn)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(jìn)給量。常取=0.08~.3mm/r。零件圖1—1精加工時進(jìn)給量選0.1 mm/r。</p><p>　?。?）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(chǎn)生。一般硬質(zhì)合金刀具應(yīng)選用較高的切削速度（大于70m/min），而高速鋼刀具則應(yīng)選用較低的切削速度(小于5 m/min)，以避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)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(jié)合，較好的焊接方式是高頻焊、帶焊料的要求是，其熔點(diǎn)應(yīng)高于切削溫度，工作時能保持刀片的結(jié)合強(qiáng)度，同時有較好的潤濕性及導(dǎo)熱性，焊接刀片時一般用工業(yè)硼砂作溶劑，保護(hù)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(diǎn)約1000-2000攝氏度，可適應(yīng)切削溫度在700-900攝氏度的切削工作或大負(fù)荷切削。</p><p>　　2）銅鋅合金或105焊料，它們的熔點(diǎn)約900-950攝氏度，可適應(yīng)切削溫度在600攝氏度左右的

72、中負(fù)荷切削工作。</p><p>　　銀銅合金或106、107焊料，它們的熔點(diǎn)約820攝氏度，適用于焊接低鈷高鈦合金，刀片焊接后，應(yīng)將車刀置于爐中或稻草灰中緩慢冷卻，以減少應(yīng)用。</p><p>　　結(jié)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(nèi)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(nèi)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(zhǔn)工件中心的方法 主要有頂尖對準(zhǔn)法和測量刀尖高度法。</p><p>　?。?)保證車刀的實(shí)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、>　　（5）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(xiàng)</p><p>　　刀具各部分在設(shè)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(nèi)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(jī)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(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）刀頭不宜伸出太長，否則切削時容易產(chǎn)生振動，影響工件加工精度和表面粗糙度。</p><p>　　（2）刀尖應(yīng)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(diào)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(yīng)注意以下問題：</p><p>　?。?） 機(jī)床運(yùn)動精度及工藝系統(tǒng)剛性應(yīng)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(guān)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(nèi)孔車刀時要求切削刃有大的前角，保持切削刃強(qiáng)度的前提下切削刃盡量鋒利。</p><p>　?。?） 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(shè)計焊接內(nèi)孔車刀在車孔時應(yīng)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(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)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(dǎo)老師和所有幫助、支持過我的老師、同學(xué)們。</p><p>　　通過對焊接車刀的設(shè)計，做到理論聯(lián)系實(shí)際，將書本上的知識與具體實(shí)踐結(jié)合起來，既解決了工作中的一些問題，又進(jìn)一步明確了內(nèi)孔焊接車刀設(shè)計的思路和方法，既加深了對其的認(rèn)識，又進(jìn)一步鞏固了以前所學(xué)的知識，提高了綜合運(yùn)用能力，為以后的實(shí)際操作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　本課題的開發(fā)研究，基本上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的要求

81、，企業(yè)可以根據(jù)其生產(chǎn)需求及刀具的使用優(yōu)點(diǎn)完成產(chǎn)品的加工。</p><p><b>　　具有如下特點(diǎn)：</b></p><p>　　1） 結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)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(jù)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(shè)計的焊接內(nèi)孔車刀，通過對車刀的刃磨角度的不同，一個用來粗車內(nèi)孔，另一個用來精車內(nèi)孔，精車刀的刀尖鋒利一點(diǎn)，后角大一點(diǎn)，可以使內(nèi)孔粗糙度降低。</p><p>　　但同時也應(yīng)該看到，由于時間的倉促，本課題的設(shè)計圖還不是盡善盡美的，還存在需要改進(jìn)的地方，例如刀桿隨刀片用完而報廢，還會產(chǎn)生焊接裂紋及應(yīng)力，希望在今后可繼續(xù)完

83、善此結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</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(xùn)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(shè)計制造與新材料選用及檢測標(biāo)準(zhǔn)匯編實(shí)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(wǎng)上查得資料</p><p>　　9.新編實(shí)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(xué)工業(yè)出版社 </p><p>　　11.《金屬切削原理與刀具》 主編 韓步愈 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　12.《新型金屬切削刀具設(shè)計制造與新材料選用及檢測標(biāo)準(zhǔn)匯編實(shí)用手冊》</p><p><b>　　致謝</b></p>&l

87、t;p>　　本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)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(dǎo). 想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在畢業(yè)設(shè)計過程中,我們將所學(xué)專業(yè)知識與實(shí)際開發(fā)結(jié)合起來,本文的形成基于一個完整的產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計過程，理論分析貼合實(shí)際，應(yīng)用研究注重試驗(yàn)。大量的查閱資料對專業(yè)知識有了更深入的了解和認(rèn)識,拓展了知識面. </p><p>　　本論文是在**老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的

88、。*老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、孜孜以求的工作作風(fēng)對我產(chǎn)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(shè)計即將完成之際，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師**老師表示最衷心的感謝！感謝*老師在本次畢業(yè)設(shè)計中給予的悉心指導(dǎo)和耐心幫助。同時向同組的同學(xué)表示感謝！在此過程中，我們互相促進(jìn)，互相進(jìn)步，培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)合作精神，增強(qiáng)了集體榮譽(yù)感。</p><p>　　最后，再次向給予本次畢業(yè)設(shè)計支持與幫助的老師們和同學(xué)們表示最衷心的