车床刀具设计.

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1 车床刀具设计

2 工件材料 工件材料40Cr 40Cr：中碳调制钢，冷镦模具钢,合金钢，其各元素成分为 C： 0.37%～0.45%Si：0.17%～0.37%Mn：0.5%～0.8%Cr：0.8%～1.1%塑性韧性良好，属中碳钢，具有较强的淬透性及淬硬,加工容易,该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。

3 40Cr调质硬度 40Cr调质以后的硬度大概在HRC32-36之间,也就是说大概HB 之间. 　　40Cr C油淬-->55HRC 　　150C回火--55HRC 　　200C回火--53HRC 　　300C回火--51HRC 　　400C回火--43HRC 　　500C回火--34HRC 　　550C回火--32HRC 　　600C回火--28HRC 　　650C回火--24HRC

4 40Cr热处理工艺 淬火工艺 　　40Cr淬火850℃,油冷；回火520℃,水冷、油冷。40Cr表面淬火硬度为HRC52-60，火焰淬火能达到HRC48-55。 氮化处理 　　40Cr属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到HRA72~78，即HRC43~55。 焊接 　　40Cr焊接前注意预热，以防止因基体散热，造成焊缝内部激冷淬裂。焊接后调质前最好加一遍正火。 　　

5 加工40Cr的刀材选择 40Cr经调质后，综合力学性能较高。故常用的刀具材料高速钢、硬质合金、陶瓷材料和超硬材料四类。

6 高速钢与硬质合金对比 ： 高速钢强度、韧性均好、回火抗力和耐磨性都很高，刃磨后切削刃锋利，质量稳定，韧性差而且由于合金元素的添加比较多价格也比较贵、加工性能不佳、抗腐蚀性不太好，淬火，回火后变形难以控制,一般用来制造小型、形状复杂的刀具。 硬质合金切削速度比高速钢高4－－7倍。有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等优良性能。切削效率高。而且由于其价格适宜，可加工普通工件且效率高。 故选硬质合金

7 由表参数，可选YT15.

8 刀具基本参数表

9 刀具参数选择 ①粗车时，背吃刀量ap和进给量较大，应选择较低的切削速度所以由工件40Cr直接粗加工从φ34到φ28得ap=3mm查表得刀杆B=20mm,u=30mm,进给量f= mm/r. ②精车时，背吃刀量ap和进给量f均较小，故可选较高切削速度v，以提高生产效率。精加工时由φ28mm精加工到φ25mm，进给量f为 mm/r,且Ra=3.2,应将切削速度限制到50m/min.

10 刀具图

11 切削用量 40Cr，合金刚，塑性韧性良好，用YT15的刀具切削，切削时易缠刀和工件，应采用低速大进给量进行切削加工。在粗加工中一般采用V=50～70m/min之间，f采用0.3~0.6mm/r, ap采用3mm的进给量。加工中速度不能过大，否则会增加径向力崩断刀具，同样ap也不能太大。同时V和ap也不能太小，否则会影响效率。半精加工时的精度要求比较高，相应的V和ap也应该对应的减小一些，一般为V=80～110m/min之间， ap =1.5mm，理由同粗加 工大致相同，f定为0.08~0.3mm/r 。

12 切削液 切削液的主要作用有两个：冷却和润滑。切削液的冷却作用是通过切削热的传导等带走大量切削热，从而降低切削温度，减小工件变形，提高刀具的耐用度和加工质量。在切削速度高，刀具、工件材料耐热性低，热膨胀系数大的情况下，切削液的冷却作用就更重要。 切削液产生的润滑膜有两类：一是物理吸附膜，由切削液中的动、植物油、油脂添加剂中的极性分子形成于工件、切削与刀具界面之间，适用于低速精加工切削，在高速高压下，润滑膜将被破坏。二是在切削液中加入极性很高的硫、氯和磷等极压添加剂后，在高温、高压下切削液进入切削区，与金属发生化学反应所生成的氯化铁、硫化铁等化学吸附膜，它具有吸附牢固，剪切强度低、摩擦系数小、耐高温高压的良好润滑效果。

13 切削液   粗加工时切削用量大，生成的热量多，选用冷却性能好的切削液，用离子型切削液或3%-5%乳化液 。 半精加工加工的时候，切削液的主要作用是减小工件表面粗糙度值和提高加工精度，低速选用离子型切削液或10%-12%极压乳化液。高速用5%的乳化液。

14 校核 工件材料为40Cr粗车外圆从∮34mm至∮ 28mm 机床选为CA6140车床
粗车用Kr=90°硬质合金YT15外圆车刀，刀杆尺L*B*H=120*25*25mm 刀具几何角度：前角=10°后角=60°刃倾角°主偏角=90° 选择切削深度:根据已知条件ap=3mm 选择进给量：根据查表得f=0.5mm/r 选择切削速度：工件材料为40Cr根据查表得当ap=3mm，f=0.5mm/r时，Vc=80m/min

15 校核 确认机床主轴转速NS NS=1000V/∏d=1000x75/（3.14x34）=702.5（r/min）
从机床主轴箱牌上查到主轴转速n=630r/min 实际切削速度为 V=∏xdxn实/1000=3.14x34x630/1000=67.25

16 校核 校验机床功率 查表可知单位切削力Kc=2305（N/m㎡），Kfp=0.96 差表知：Kvbfc=1.20
其他切削条件修正系数为1，故切削力 Fc=Kc*ap*f*Kfc=2305x3x0.5x1.2x0.96= （N） 切削功率P P=Fc*Kc/60000= x67.24/60000=4.46 有机床说明书知，CA1640机床主电动机功率为7.5kW,取机床效率n=0.8则 P/n=4.46/0.8=5.58kW<PE 故机床功率够用

17 谢谢观赏 本组成员 胡宁、何智盈、黄健、严卫国、刘楷、梁家豪——工材、刀材、刀参
于建明、王健、周骏、勾矛、王鹏、申伟——刀具图、切削用量、切削液、校核 谢谢观赏