机械加工方案.docx
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机械加工方案
芜湖职业技术学院
机械加工方案
专业：
机械设计与制造
班级：
机制56
学号：
120101613
姓名：
工作任务书····························
3
一、确定刀具的类型
························
4
二、分析工件材料Cr的力学性能··················
4
三、选择刀具的材料
························
4
四、刀具的几何参数
························
5
五、选择切削用量
·························
8
六、机床选择···························
9
七、机床功率检验
·························
10
八、刀具的实际寿命
························
10
九、校核工件的刚度
························
10
参考文献·····························
12
工作任务书
题目：
加工如下零件（外圆部分），材料40Cr，毛坯为出厂Φ30圆钢，单件生产。
试确定加工方案。
图1工件零件图
技术要求：
1、表面无接痕；
2、表面硬化程度不超过20%；
3、表面残余应力和微裂纹
工作步骤：
1、选择（设计）刀具
2、确定切削用量
3、机床选择和功率校核
4、确定刀具更换周期
加工方案
一、确定刀具的类型
采用可转位式车刀，其特点是避免了焊接的缺点，刀片转位更换迅速，可使用涂层刀片，生产率高，断屑稳定。
二、分析工件材料Cr的力学性能
`
硬度HBW
抗拉强度σ
伸长率δ
冲击韧度
热导率κ
b（MPa）
（％）
ak（KJ/
W
（mK）
㎡）
45钢
229
598
16
588
50.24
40Cr
207
980
9
590
32.6
表1
材料40Cr与45钢切屑性能的比较
45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工；材料40Cr属于合金结构钢，是在碳素结构钢中加入合金元素Cr，提高了力学性能，其加工性也随之变化，强度增加，热导率降低。
因此，较同类碳钢难加工。
在切削时应选择
耐磨性、耐热性高的刀具材料。
三、选择刀具的材料
根据《金属切削原理与刀具》中图2-1各类刀具材料硬度与韧性，可知硬质合金耐热性好，切削效率高，硬度和韧性适中。
所以刀具的材料应选择硬质合金钢。
图2各类刀具材料的主要物理力学性能
根据表2所示，刀具材料应选用硬质合金中的钨钛钴类。
图3常见硬质合金牌号与性能
根据表3及综上所述，刀具的材料为硬质合金钨钛钴类，牌号YT15四、刀具的几何参数
1、前角γo的选择
（1）根据被加工材料选择
加工塑形材料、硬度较低的材料时前角大些；加工脆性材料、硬度较高的材料
时前角小些。
根据《金属切削原理与刀具》中表4-5硬质合金刀具的前角推荐值，推荐前角为13°~18°。
（2）根据刀具材料选择
硬质合金刀具的抗弯强度较低，前角较小。
根据《金属切削原理与刀具》中表
4-5不同刀具材料加工钢时前角值，硬质合金刀具前角12°~15°。
（3）根据加工要求选择
精加工的前角较大；粗加工和断续切削的前角较小；加工加工形成面前角应小，这是为了能减小刀具的刀刃误差对零件加工精度的影响。
所以在精加工时，刀具的前角选为12°。
粗加工时，刀具的前角选为9°。
2、后角αo的选择
选择后角的原则是，在摩擦不严重的情况下，选取较小后角，具体考虑加工条件为：
（1）根据加工精度选择
精加工时为了减少摩擦，后角取较大值αo=8°~12°；粗加工时为了提高刀具强度，后角取较小值αo=6°~8°
（2）根据加工材料选择
加工塑形材料、较软材料时、后角取较大值；加工脆性材料、硬材料时，后角取较小值；加工易产生硬化层的材料时，后角取大值。
图4加工不同工件材料刀具后角推荐值
根据表4，精加工时，后角取6°；粗加工时，后角取8°；
3、副后角αo′的选择
副后角选择原则与主后角基本相同，对于可转位刀具要求转位后的后角不变，可选取αo′=αo
4、主偏角kr的选择
减小主偏角可使刀具强度提高，散热条件好，加工表面粗糙度小。
根据《金属切削原理与刀具》中图4-19可以看出，主偏角减小能使刀具寿命延长。
增大主偏角，使背向力F减小，切削平稳；大的主偏角，切削厚度增大，断削性能好。
5、副偏角κr′的选择
副偏角的选择原则是，在不影响摩擦和振动条件下，应选取较小的副偏角。
根据《金属切削原理与刀具》中表4-7主偏角、副偏角选用值。
在精加工时，主偏角选75°，副偏角选10°；在粗加工时，主偏角选60°，副偏角选12°。
6、修圆刀尖rε的选择
刀尖圆弧半径对切削变形的影响：
刀尖圆弧半径越大，刀的刚度更好,也表明刀
尖越钝，对加工表面挤压也越大，表面的切削变形也越大。
粗车时,切削用量大,需要车刀有大的刚度；精车时，切削力小，所以粗车时刀尖圆弧比精车时要
大。
所以粗车时，修圆刀尖rε取0.5;精车时,修圆刀尖rε取0.3。
7、刃倾角λs的选择
（1）根据加工要求选择
一般精加工时，为防止切削划伤已加工平面，选择λs=0~+5°；粗加工时，为提高刀具强度，选择λs=0~-5°。
（2）根据加工条件要求选择
加工断续表面、加工余量不均匀表面，或在其他产生冲击振动的切削条件下，通常选取负的刃倾角。
所以在精加工时，刃倾角选取-2；在粗加工时，刃倾角选取3；
断屑
刀具
副偏
刃倾
副后
修圆
槽宽
材料
前角
后角
主偏
度LBn
角
角
角
刀尖
γo
αo
角κr
′
λs
′
rε
κr
αo
粗车
9°
8°
60°
12°
3°
8°
0.5
3.0
硬质
12°
6°
75°
10°
-2°
6°
0.3
2.8
合金
精车
YT15
表2车刀的几何角度
八、可转位车刀片的选择
边数多的刀片，刀尖角大，耐冲击；可利用切屑刃多，因此刀具寿命较长。
但刀尖角越大，切屑时背向力越大，越易引起振动。
但从刀具寿命考虑，在机床、工件刚度和功率允许的情况下，粗加工时应尽量选用刀尖角较大的刀片；反之选用刀尖角较小的刀片。
刀片形
后角
偏差等
类型
切屑刃
刀片厚
刀尖圆
状
级
长度
度
弧半径
粗加工
T
C
U
M
16
04
08
精加工
T
O
U
M
16
04
08
表3可转位车刀片的型号
粗加工时可转位车刀片的型号：
TCUM160408
精加工时可转位车刀片的型号：
TOUM160408
9、断屑槽宽度LBn
断屑槽能使断屑按预定的方式进行卷曲、流动和折断，从而实现对切屑的有效
控制,。
根据《金属切削原理与刀具》中表4-2，粗车时，断屑槽宽度LBn选用3.0mm；精车时，断屑槽宽度LBn选用2.8mm。
如下图全圆弧型采用全圆弧型。
全圆弧型全圆弧型
图5刀具的几何角度
10、刀具的平面图形
图6刀具的平面图形
五、选择切削用量
1、选择背吃刀量
工件的加工余量为1mm，粗加工时吃刀量0.7mm；精加工时，第一次吃刀量
0.2mm,第二次吃刀量0.1mm；
2、选择进给量
根据《金属切削原理与刀具》中表4-8硬质合金车刀粗车外圆时的进给量，车刀刀杆尺寸16mm×25mm,工件直径40mm，背吃刀量≤3mm,进给量
f=0.4~0.5mm/f
根据《切削手册》表1-4选择
粗车时f=0.45mm/r，精车时f=0.2mm/r
稳定的进给量尚需满足车床进给机构强度要求，故需进行检验。
3、计算切削速度
（车刀寿命选T=60min）
根据《金属切削原理与刀具》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，粗车时理论切削速度Vc=108.6（m/min），机床的转速n=1000Vc/πD=705（m/min），按机床说明书实际n=700（m/min）。
车床的实际切削速度v=πDn/1000=65.94（m/min）。
同理可得：
精车时理论切削速度Vc=123
（m/min），机床的转速n=1000Vc/πD=883（m/min），按机床说明书实际n=850（m/min），车床的实际切削速度v=πDn/1000=80.07（m/min）。
六、机床选择
床身回转直径
400mm
刀架上回转直径
210mm
最大工件长度/最大车削长度
750/650mm;
1000/900mm;
1500/1400mm;
2000/1900mm
主轴中心至床身平面导轨距离205mm
主轴转速范围
50Hz:
11-1600r/min
60Hz:
13.2-1920r/min
50Hz:
14-1580r/min
60Hz:
20.4-1896r/min
刀架纵/
横向的快移速度
纵向:
4m/min
横向:
2m/min
主轴中心线至刀具支承距离
26mm
主电机功率
7.5KW
表4CA6140的技术参数
根据以上算出的机床转速，应选用普通卧式车床CA6140
七、机床功率检验
根据
CA6140的说明书主电机的功率
PE为
7.5KW，机械效率η取
0.8。
粗车时，切削力Fc=Kcapf
KγoFcKkrFc=983N，机床的切削功率
Pc=FcVc/
（60×103）=1.08KW；
精车时，切削力Fc=KcapfKγoFc*KkrFc=176N，机床的切削功率Pc=FcVc/
（60×103）=0.23KW，根据公式Pc八、刀具的实际寿命
由上可知刀具在粗加工和精加工时的切屑速度、背吃刀量和进给量，根据《金
属切屑刀具设计手册》在相应条件下可查出：
T
=0.75，y
=2.5，
k
T=1。
根
据以下公式可得:
x
T
m
=
CT
KT=35min
粗车时T
xT
f
yT
vcap
m
=
CT
KT=48min
精车时T
T
yT
x
f
vcap
九、校核工件的刚度
根据工件的尺寸可知，工件属于细长轴。
在加工的过程中由于工件受到刀具的垂直向下切屑力Fc,工件在垂直方向发生形变（如下图所示），导致影响到工件
圆柱度形位误差。
工件在切削力的作用下的变形，工件的最大挠度f=-
3
4
Fl,I=
d通过查找机械设计手册，材料
40Cr的弹性模量E=211Gpa；有
48EI
64
题目可知，L=150mm,d=30mm。
图七工件的挠度示意图
粗车时工件的最大挠度f=-0.0082mm
精车时工件的最大挠度f=-0.0014mm
所以在粗车和精车时，工件的最大挠度f都小于圆柱度公差0.02。
参考文献
陆剑中.金属切削原理与刀具[M].北京：
机械工业出版社，2011.
艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册[M].3版.北京：
机械工业出版社，1990CA6140车床说明书（机械）.沈阳第一机床厂
吴岳坤《金属切削原理》北京：
机械工业出版社
刘守勇《机械制造工艺与机床夹具》
北京：
机械工业出版社
黄健求《机械制造技术基础》.
北京：
机械工业出版社，
2008：
26-35
曹元俊、郭溪铭《金属加工常识》北京：
高等教育出版社，
2007：
54-84.[3].
郑修本.
《机械制造工艺学》北京：
机械工业出版社
静恩鹤.
《车削刀具技术及应用实例》[M].北京：
化学工业出版社
丁仁亮.
《金属材料及热处理》北京：
机械工业出版社.
李益民《.机械制造工业设计简明手册》[M].郑州：
河南人民出版社盛晓敏、邓朝晖.《先进制造技术》机械工业出版社
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