拉削时容易出现的2问题

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1、拉削时容易出现的问题拉削加工具有生产率高、能稳定获得较高的尺寸加工精度和表面粗糙度，而拉削刀具两次重磨间的耐用度及总的使用寿命高，因此，在机械加工广泛采用。但在拉削加工过程中，也会产生一些缺陷，如何分析这些缺陷，并在分析的基础上采取相应的措施，以确保拉削加工时获得较高的产品质量，本文就这方面的问题进行一些探讨。由于拉刀设计不完善，制造质量不高，操作不正确，以及工件材料工艺准备不当等，都可能使拉削过程产生各种缺陷。这些缺陷通常可以归纳为以下四个方面：（1）拉削表面粗糙度达不到要求；（2）被拉削工件尺寸、形状和位置发生偏差；（3）拉刀耐用度低；（4）拉刀的崩刃和断裂；为了尽可能避免上述缺陷的产生，

2、以及在缺陷产生时能迅速找出原因并加以消除，现将各种缺陷产生的原因及消除方法介绍如下：一、拉削表面粗糙度达不到要求拉削时，拉削表面粗糙度的好坏，几乎与拉削过程中的所有因素都有关系。一般说来，拉刀的齿升量及拉削速度越小。同时工作齿数越多，刀齿前角选择适宜，刀齿表面粗糙越高，容屑槽形状越适当和粗糙度越高，工件材料的可加工性越好，拉床工作状态越好，拉削过程越平稳，拉削表面的粗糙度就越好。另外，切削液和冷却方式对拉削表面质量也起着十分重要的作用。但是，在实际操作中，由于拉削条件的不同，要完全合理地 掌握各种因素，并不是一件容易的事。因此，拉削表面粗糙度低，常常是生产中最突出的问题。其中，最常见的缺陷主要

3、有三种，既鳞刺、划痕和波纹，成为提高拉削表面粗糙度的最大障碍。（一）拉削表面的鳞刺在被拉削工作的表面及键槽的侧面上，常常可以发现一些局部（靠工作拉出端）的鳞刺状毛刺，这就是所谓鳞刺或称为撕裂。鳞刺出现时，往往会使拉削表面的粗糙度降低 24 级，因此，它对提高拉削表面粗糙度有严重的影响。鳞刺形成的原因是：在拉削过程中，切屑由于摩擦力的变化而在刀齿前刀面上周期性停留，代替切削刃推挤被切削层，造成被切削层金属的聚集而使切削厚度向切削线以下增大，使已加工表面上产生应力而被挤裂；然后，切削刃擦过这部分金属继续切削，从而在已加工表面上留下鳞片朝向与拉刀运动方向相反的鳞刺。当拉刀刀齿上生成积屑瘤时，仍然可以

4、产生鳞刺。这时，积屑留便起着切削刃的作用。引起鳞刺的主要因素有如下几方面：（1）拉削速度 在很低的拉削速度（约 1.7 米/分）时，鳞刺就开始形成。随着拉削速度的提高，其高度也相应增大。因此，降低拉削速度，可以减少鳞刺的生成和减低鳞刺的高度。 （2）拉刀的齿升量 在相同的拉削速度下，在拉削一般材料时，鳞刺的高度随着拉刀齿升量的增大而增大。采用过大的齿升量，或因齿升量不均匀而引起某一刀齿齿升量过大时，往往会形成很深的鳞刺，以至难以被后面的精切齿所消除。而在拉削花键或键槽时，鳞刺则会直接留在键侧上。因此，减小齿升量，有利于减小鳞刺高度。但在拉削不锈钢等难加工材料时，由于冷作硬化现象比较严重，刀齿在

5、冷硬层上拉削时容易产生鳞刺。在这种情况下，拉刀的齿升量则不宜过小（0.050.06 毫米） ，以便刀刃在未硬化的金属层内正常地切削。 （3）刀龄前角 在拉削过程中，鳞刺的高度随着拉刀前角的增大而减小。因此，在出现鳞刺时，可重磨拉刀，以适当增大前角。 （4）工件材料的硬度及热处理状况 工件材料的硬度及热处理状况对鳞刺高度有很大影响。通常在拉削软钢时，鳞刺最严重。因此，在拉削前，应对被拉削材料进行正火或调质处理，使材料的硬度在 HB200 至 240 之间最利于拉削。 （5）切削液 具有良好润滑性能的切削液能抑制鳞刺的生长，因而能降低鳞刺的高度，甚至不使鳞刺生成。因此，采用润滑性能较好的极压乳化切

6、削油或极压切削油，可以减少鳞刺的生民。综上所述，当拉削中出现鳞刺时，可以采取如下措施：降低切削速度；增大前角；在工艺许可的情况下，对材料进行适当的热处理，采用润滑性能好的切削液。（二）拉削表面的划痕正如在“积屑瘤及其在拉削中的作用” 一节中所指出的那样，拉削表面上划痕（图 1）是由拉刀切削刃上的积屑瘤所引起的。拉削过程中，当切削刃上出身积屑瘤后，便相当牢固地粘结在刀齿的前后刀面上，代替切削刃进行切削。由于切削刃上各点所生成的积屑瘤形状不规则，犹如锯齿一样，因而使切出的表面也复印上这种不规划的痕迹，即在拉削表面上出现道道纵向划痕和沟纹。由此可见，要消除拉削表面上的划痕，就必须抑制积屑瘤的产生。积

7、屑瘤的生成主要受下列因素的影响：（1）当拉刀的拉削速度低于 2 米/分时，一般不会生成积屑瘤；随着拉削速度的提高，积屑瘤也相应增大。 （2）拉刀的齿升量越小、前角越大，积屑瘤就越难以生长。 （3）工件材料的硬度很低时，积屑瘤生长很迅速，工件表面很难得到满意的光洁度。在这种情况下，应通过热处理，适当增加材料硬度。 （4）在相同的条件下，凡刀齿切削刃上挤压和磨擦比较严重的部位，积屑瘤都会特别增大。因此，当切削刃上有微小的损伤（如微小崩刃、磕碰痕迹等）或制造缺陷（发分屑槽磨成前倾等）时，该部位所生成的积屑瘤会比切削刃的其他部位大得多，从而会在拉削表面的相应部位上产生很深的沟纹。当后面的精切刀齿不能消

8、除这些沟纹时，便使加工表面残留下这些缺陷或出现刀齿分屑槽的痕迹。 （5）拉刀刀齿的齿面光洁度越高，切屑与刀齿表面的摩擦便越小，积屑瘤就越不易生成。 （6）采用润滑性能良好的切削液，能防止切屑与刀齿的粘结，因而可以抑制积屑瘤的生成。从以上所述可以看出，影响积屑瘤生成的因素与影响鳞刺生成的因素基本相同。因此，为防止鳞刺而采取的各项措施，即降低拉削速度、增大前角、在工艺许可的情况下对材料进行适当的热处理、采用润滑性能好的切削液等，对防止拉削表面的划痕也完全有效。（三）拉削表面上的环状波纹在拉削的内表面上，常常可以发现有许多彼此相距一个齿距的环状条纹，这就是所谓“环状波纹”。在条纹区域内，表面光洁度比

9、工作其他表面的光洁度要低些。如前所述，产生环状波纹的原因，是由于拉刀刀齿交替工作时同时工作齿数的变化而引起拉削力和拉削速度的变化，从而使拉削过程产生总支和工件的弹性变形而造成的。另外，拉床的刚性和拉削力的大小，工件定位的稳定性，以及拉削中的振动等，对环状波纹和表面光洁度也有较大的影响。为了防止环状波纹的产生，应在许可的情况下适当地增加拉刀的同时工作齿数、增大前角、减小齿升量或采用不等距齿距的拉刀。此外，还应采取措施消除拉削过程中的振动，提高拉削过程的平稳性。（四）花键槽侧面粗糙度差在拉削花键孔时，其花键侧面不是由拉刀的主切削刃（即圆周上的切削刃）切出，而是由副切削刃（即刀齿侧刃）切出的。对分层

10、法拉削的花键拉刀来说，它的每一刀齿的副切削刃都参与槽侧的成形，因而会使槽侧出现各刀齿切痕间相互衔接的条纹。此外，由于其刀齿副切削刃没有后角，拉削时实际上是在挤压和撕下金属，这不仅降低了槽侧的光洁度，而且使形成的切屑边缘碎裂。这些切屑在前刀面的挤压下，力图向两边扩展。但其两边被所拉花键槽壁包围，因而切屑的碎裂端面会与槽壁发生严重的摩擦而拉毛槽壁（图 2） 。当刀齿转角处被磨损而倒圆后，上述情况将更为严重，槽侧的光洁度会急剧恶化，产生粗大的划痕或严重的鳞刺。为了改善花键槽侧面的粗糙度，除了在拉削中采取防止鳞刺和划痕产生的有关措施，注意保持刀齿主、副切削刃的锋利和防止刀齿齿角倒圆外，在允许的情况下，

11、还可以用减小拉刀的齿升量，以及把分屑槽开得造近刀齿转角处等措施，使槽侧光洁度得到一些改善（因为分屑槽靠近刀齿转角处可减轻切屑端面对槽壁的摩擦）。图 2：以分层法拉削花键时切屑 图 3：轮切式花键拉刀拉削时的对槽壁的摩擦 切屑形成状况采用轮切式花键拉刀可以进一步改善花键槽侧的粗糙。如图 3 所示。由于轮切式花键拉刀是成组拉削的（现以两齿一组为例），第一个刀齿是带月牙槽倒角的刀齿，只切去花键槽中部的金属，切屑不会与槽壁发生摩擦；而第二个刀齿具有与分层法拉刀刀齿相同的形状，但它只是在两齿角处切去上一刀齿留下的金属，因此，切屑在花键槽内具有较大的扩展空间，一经切下便能立即离开槽壁，从而大大减轻了切屑端

12、面对槽壁的摩擦。再加之其刀齿两侧刃作有较大的侧隙角、较窄的刃带和后角（通过磨刀齿键宽时将拉刀尾部稍稍抬高而获得），因而可以得到较好的花键槽壁粗糙度。（五）在表面粗糙度低的上述各种问题中，拉刀的磨钝是引起拉削表面光洁度降低的重要原因之一拉刀的磨损程度越厉害，上述各种缺陷也就越严重。因此，及时重磨拉刀，使拉刀保持良好的切削性能，是获得具有高粗糙度拉削表面的重要保证。二、被拉削工件尺寸、形状和位置发生偏差如果拉刀的设计、制造尺寸不合格或拉刀严重磨损，那么所拉出的工件尺寸便不会合格，这是不言而喻的。但是，常常还会发生这样的情形，即拉刀的设计、制造尺寸完全合格，而加工出的工件尺寸、形状或位置却不合格。这

13、就需要从拉刀制造及使用的各因素中找出产生上述缺陷的原因及消除缺陷的方法。（一）拉削后工件尺寸不合格由于加工材料性质的不同和工件形状的影响，拉出的孔往往会出现“扩大” 或“收缩”现象。通常在拉削脆性材料时容易产生 “扩大”现象，而在拉削韧性材料及薄壁工件时则容易产生“收缩” 现象。设计拉刀时，其校准齿尺寸已考虑了拉削加工时的扩大量，因此在拉削中发生孔径扩大超差的情况比较少。但拉削中影响工件发生“收缩” 的因此比较多，而收缩量的变化也较大（可达 0.020.04 毫米）。因此，用常规设计的拉刀加工时，常常出现拉后孔径变小的现象。孔径发生收缩的主要原因，是由于拉削时很大的径向切削力会使韧性材料的工件

14、产生塑性和弹性变形。当拉刀通过工件后，工件由于弹性恢复而使孔径发生收缩。径向切削力越大，工件刚性越差，工件的收缩就越严重。因此，要减小孔径的收缩，就必须减小切削力和增加工件刚性，或采取其他有效措施。拉削中影响径向切削力的因素很多。采用极压切削油代替乳化液，增大刀齿前角，保持切削刃的锋利，在允许的情况下减小齿升量等，都可以减小切削力，从而减少孔径的收缩。当拉出的孔径缩小得较多时，则应另外制造或选用校准齿尺寸较大的拉刀加工。如果工件孔型简单而批量不大时，也可将工件在拉刀上套正后再拉一次。工件孔壁的厚度及形状，对孔径的收缩量及收缩形式也有很大影响。例如，当工件的外形呈雏形时，拉削中孔壁各部分在切削力

15、作用下所发生的弹性变形程度便不一样，薄的部分较大，厚的部分较小，因而使拉出的孔因各部门收缩量不同而出现雏度。因此，为了减小拉削孔径的不规则收缩，工件的孔壁厚度应尽可能大一些和尽可能均匀些。（二）被拉削孔形有偏差拉削中还常常会发生被拉削孔形与图纸规定的形状出现偏差的现象，如规定的圆孔变成为椭圆孔或卵圆孔，或所拉的多边形孔（正方形、六边形等）各边的夹角发生歪曲等，就是这样的例子。发生上述孔形偏差，除由拉刀本身齿形的误差引起外，还可能有下述几种原因：1当拉刀在拉床上安装不正，工件基准端面与预制孔不垂直，以及基准端面与夹上支承面间夹有碎切屑而使工件定位歪斜时，拉刀轴线与被拉削孔轴线将会产生歪斜，从而使

16、被拉削孔产生嗽叭口、椭圆度或局部扩大，或使被拉孔与基准端面不垂直（图 4）。为此，操作时应注意正确地安装拉刀，提高基准端面与预制孔的垂直度，以及使工件苦痛端面与夹具支承面保持平整和清洁。2当拉刀的弯曲较大时，也会使拉出的孔径或键宽增大和使孔形产生偏差。因此，弯曲较大的拉刀应在校直后再使用。3当工件的孔壁较薄而端截面内各个方向的厚度不同时，拉削后，壁薄的部分收缩较大，从而使孔形发生畸变（图 4）。当孔壁沿轴线的厚度不均匀时，拉削后内孔亦会因发生局部变形而出现喇叭口、腰鼓形或锥形（图 5）。在这种情况下，应采取防止工件收缩的有关措施。图 4 拉刀及工件歪斜而使孔形发生偏差 图 5 因孔壁收缩而产生的内孔变形4当拉刀相对两半圆刀齿的锋利程度不一样或刃带宽窄不一致时，会使拉刀的径向切削分力不平衡，从而使拉刀偏向切削力较小的一边（即刃口较锋利或刃带较窄的一边）。出现这种情况，是由于在磨制和刃磨时拉刀的径向跳动太大，使刀齿