木工刀具课程设计说明书 打印

课程设计说明书

——木材切削原理与刀具

学院：材料学院

班级：木工11-2 姓名：*** 学号：********* 指导教师：***

木工刀具课程设计说明书

一、目的意义：

通过两种不同结构的木工铣刀的设计，了解并熟悉木工刀具设计的一般步骤及总体要求，训练学员的刀具设计的能力。

二、设计任务：

1、现有一台立式铣床，主轴电动机功率5.5kw，刀轴直径40mm，装刀空间尺寸φ250×200mm，刀轴转速6000rpm，采用简单直接套装、螺母压紧方式装刀；机械进料，进料速度8-15m/min，无级调速。欲在该机床上加工一批（500件）干燥过的水曲柳工件，请设计一款整体铲齿成型铣刀。要求注明全部加工尺寸、必要的公差及其他技术条件，写出简要设计说明书。

2、为上述机床另设计一种机夹式平面加工铣刀。工件尺寸：100×100×500 mm，机床参数、进料方式、任务要求相同。

三、整体铲齿成型铣刀设计

1、 刀具材料选用

根据设计任务，考虑加工量大小及制造成本等因素，选择刀具材料。本例工件量为

200件，较少；加工木材为干燥水曲柳，较硬。综上，本铣刀可采用焊齿，刀体部分选用45#钢，铣刀刀刃部分选用高速钢，以达到耐磨、耐热的性能要求。

2、 主要参数确定

铣刀基本参数包括外径D、中心孔径d、齿数Z、前角、后角、斜铲角等。 1） 外圆直径D：

铣刀直径D可根据下式初算 ：

6104VD（mm）

n式中：V——铣刀的切削速度； n——铣刀主轴转速

按切削速度进行铣刀直径初算时，切削速度一般不超过30m/s，一般情况下，D应大于4d，即D4d440160mm，圆整到直径标准尺寸系列：D=80，100，125，（140）,160，(180)，200mm，即圆整到D=160 mm ； 2) 套装孔直径d:

视铣刀装夹方式而定。对于直接套装者，d的名义尺寸应和刀轴的名义直径相等，由设计任务中刀轴直径为40mm，即取d=40mm。

考虑到装卸方便并应保持一定精度，可选用小间隙精密配合，所以选用小间隙精密配合H7/ h6的装刀精度。 3) 前角 、后角：

前角根据工作性质选用，推荐范围：加工软材25-35，硬材10-25。后角的变化范围不大，一般可在1015范围内选取。

鉴于加工的柞木是硬材，选择18°，10° 4) 铲齿量：

铲齿量K可根据所选后角按公式KDZtg计算。

KDZtg3.14160tg1022.15mm 4将其圆整到和凸轮升量相近的系列。凸轮升量的系列为10、12、14、16、18mm，现将其圆整到K=22mm, 然后把K=22mm代入公式KDZtg中， 反算后角

9.9°符合要求。

5) 退刀角：

退刀角应考虑其重磨余量和铣刀加工的生产率，退刀角大时刃磨余量小但加工生产率高。退刀角还应符合铲齿凸轮的比例，如一个4齿铣刀对应于1/4、1/6、1/8的凸轮比例，相应的退刀角=22.5、15、11.5度。对应本例可选15°。 6) 斜铲角：

斜铲角视工件截形而定，对本例，因工件截形上有倾斜角0的区段，故铣刀须斜铲，斜铲角按下公式计算： tg(KXN16.371sin)(sin0)0.32 则：=17.7° Kcos22cos0式中：K—铲齿量，mm ；

—倾斜刀刃的倾斜角，本例为0； KXN—倾斜刀刃的法向铲齿量： KXNDXZtgXN3.14116tg4o6.37mm 4 式中：DX—所取刀刃计算点的直径：DX=D-2k=160-2*22=116mm ；

XN—倾斜刀刃的法向后角，范围3-5°取4°

7) 铣刀齿数Z

考虑到铣刀结构和进给方式等因素，取Z=4。

3、技术要求：

（1）热处理：铣刀材料为合金工具钢，故刀齿需经热处理，热处理硬度为HRC60。 （2）表面粗糙度：刀齿前后面、套装孔、夹持端面等重要加工表面都应标注表面粗糙度。

刀齿前后面、套装孔表面Ra=0.8，夹持端面Ra=1.6，其他非重要加工面Ra=3.2。 （3）角度公差：±1°。齿距偏差不大于0.5mm。

（4）形位公差：主要是铣刀两夹持端面应互相平行并与铣刀的回转轴线垂直。在工作图上

可分别用两夹持端面相对回转轴线的端面圆跳动量表示，其值根据铣刀直径选取。铣刀直径D=180mm，故圆跳动量应不大于0.8mm。径向跳动量意在控制所有刀齿回转时应在同一圆周上，应不大于0.01mm。

（5）所有刀齿的齿廓误差用样板检验时，不大于0.1mm。 （6）铣刀的平衡：铣刀需要经过动平衡。

四、机夹式尖齿平面铣刀设计：

1、 材料选用：刀体选45# 钢；压刀块、螺钉等联结件选35# 钢；刀片选高速钢。 2、 确定主要参数： 1）、切削圆直径D：取切削速度v=50m/s，根据切削速度，可估算出切削圆直径。考虑

使刀体直径符合直径系列，同时刀体具有一定强度，取D=160mm。 2）、前角=25°， 后角12°，则楔角β=53°。 齿数Z=4 。

3、 确定刀片类型与尺寸：采用螺钉、压块侧向压紧，平刀片。

1）、刀片长度：L=200mm。刀片长度L稍大于工件宽度1-2mm。 2）、刀片宽度：B=30mm。刀片宽度B除满足装夹要求外，应留有刃磨余量。 3）、刀片厚度：a =4mm 。刀片厚度a根据伸出量决定，对平面铣刀，因为伸出量很

'h小，刀片厚度不用太大，取4mm（刀尖伸出量atg4tg552.8mm，

圆整得h3mm）。

4、 确定压刀块尺寸：

压块要有一定尺寸，才有足够的质量，这样在转动时由离心惯性力产生的压紧力才能压紧刀片。一般令其厚度b稍大于高度h。 1）压块高度b ：

'b4.22aBsincos1=20mm

sin()(2tg1)式中： a—刀片厚度，mm； B—刀片宽度，mm；

—前角； —压刀楔角，取为70°；

1—通过刀片质量中心的半径与铣刀竖轴线的夹角；

tg1Dsina160sin2540.55 则1=28.9°

DcosB160cos2530（式中：D—铣刀切削圆直径，mm；a—刀片厚，mm；B—刀片宽，mm）

2）压块高度：h=18mm。 5、 刀体结构尺寸：

1)、刀体直径：D＝160mm

' 则D1D2h16023154mm 取150mm

（D—铣刀切削圆直径； h ,—刀尖伸出量） 2）、铣刀水平或竖直轴线到刀槽背部的垂直距离：

C1Rsina180sin254138.8mm 取38mm

(R—切削圆半径)

3)刀槽背面到调刀螺钉中心孔轴线的垂直距离：

C2(dt/2)24mm

（dt—调刀螺钉头直径, dt=12mm；取d=8mm dt=1.5d） 4）刀槽宽度：C3a2426mm 5) 压刀槽宽度: C4=b(1-sin)+ H +(2-4)=23 (H—压紧螺钉头厚度，H=0.7d=5.6mm) 取整23mm

6) 铣刀轴线到刀槽底距离:

a3Rcor(BK2)80cos25(304.22)36mm

式中：K——调刀螺钉头厚度，K=0.6d=4.2mm。 7) 压刀槽底面到铣刀中心的距离: a1=R1-（b+2）=55mm (R1—刀体半径; b—压块高度)

8) 调刀螺钉孔深度: a2l215217mm

(l-调刀螺钉工作部分长度,l=15mm)

9) 压块上螺纹孔中心距端面的距离为20mm

(L-压块长度, L=100mm)

6、技术要求：

总体技术要求可参照铲齿铣刀。刀片整体淬火硬度不小于HRC58-60，压块淬火硬度不小于HRC40。刀体加工后需作静平衡。刀片、压块、压紧螺钉及调刀螺钉须按刀齿顺序编号“对号入座”，并应仔细等重。铣刀装好后还需进行平衡试验，刀片每次刃磨后都要进行等重。

五、参考资料：

1、李黎.《木材切削原理与刀具》.北京：中国林业出版社，2008.10