拉刀基本知识

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1、2.4 拉刀,主要内容： 2.4.1 拉刀概述 2.4.2 拉削图形 2.4.3 圆孔拉刀的设计 2.4.4 拉刀的合理使用及刃磨,2.4.1.1拉削特点,图2-4-1 拉削的过程 1-工件；2-拉刀,拉削加工与其它切削加工方法相比较，具有以下特点。(1) 拉床结构简单：拉削通常只有一个主运动（拉刀直线运动），进给运动由拉刀刀齿的齿升量来完成，因此拉床结构简单，操作方便。(2) 加工精度与表面质量高： 一般拉床采用液压系统，传动平稳；拉削速度较低，一般为0.040.2 m/s (约为2.512 m/min) ，不会产生积屑瘤，切削厚度很小,一般精切齿的切削厚度为0.0050.015mm ，因此

2、拉削精度可达IT7、表面粗糙度值Ra=2.50.88m。,(3) 生产率高 由于拉刀是多齿刀具，同时参加工作的刀齿多，切削刀总长度大，一次行程能完成粗、半精及精加工，因此生产率很高。(4) 拉刀耐用度高，使用寿命长 由于拉削速度较低，拉刀磨损慢，因此拉刀耐用度较高，同时，拉刀刀齿磨钝后，还可磨几次。因此，有较长的使用寿命。,2.4.1.2拉刀类型,拉削加工按拉刀和拉床的结构可分为内表面拉削、外表面拉削等。内表拉削多用于加工工件上贯通的圆孔、多边形也、花键孔、键槽及螺旋角较大的同螺纹等。从受力状态又可分为拉削和推削。外表面拉削是指用拉刀加工工件外表面。拉刀常制成组合式。拉刀的类型拉刀按所加工表面

3、的不同，可分为内拉刀和外拉刀两类。内拉刀用于加工各种形状的内表面，常见的有圆孔拉刀、花键拉刀、方孔拉刀和键槽拉刀等；外拉刀用于加工各种形状的外表面。在生产中，内拉刀比外拉刀应用更普遍。,按拉刀工作时受力方向的不同，可分为拉刀和推刀。前者受拉力，后者受压力，考虑压杆稳定性，推刀长径比应小于12。 按拉刀的结构不同，可分为整体式和组合式，采用组合拉刀，不仅可以节省刀具材料，而且可以简化拉刀的制造，并且当拉刀刀齿磨损或损坏后，能够方便地进行调节及更换。整体式主要用于中小型尺寸的高速钢整体式拉刀；装配式多用于大尺寸和硬质合金组合拉刀。 拉刀可以用来加工各种截面形状的通孔、直线或曲线的外表面。图2.4-

4、2所示为拉削加工的典型工件截面形状。,图2-4-2 拉削加工的各种内外表面,2.4.1.3拉刀的结构,图2.4-3 圆孔拉刀的组成,(1) 头部 拉刀与机床的联接部分，用以夹持拉刀、传递动力。 (2) 颈部 头都与过渡锥之间的联接部分，此处可以打标记(拉刀的材料、尺寸规格等)。 (3) 过渡部分 颈部与前导部分之间的锥度部分，起对准中心的作用；使拉刀易于进人工件孔。 (4) 前导部 用于引导拉刀的切削齿正确地进人工件孔，防止刀具进入工件孔后发生歪斜，同时还可以检查预加工孔尺寸是否过小，以免拉刀的第一个刀齿负荷过重而损坏。 (5) 切削部 担负切削工作，切除工件上全部的拉削余量，由粗切齿、过渡齿

5、和精切齿组成。 (6) 校准部 用以校正孔径、修光孔壁，以提高孔的加工精度和表面质量，也可以作精切齿的后备齿。 (7) 后导部 用于保证拉刀最后的正确位置，防止拉刀在即将离开工件时，因工件下垂而损坏已加工表面和刀齿。 (8) 尾部 用于支撑拉刀，防止其下垂而影响加工质量和损坏刀齿。只有拉刀既长又重才需要。,2.4.2 拉削图形在拉削过程中，拉削余量在各个刀齿上切下顺序和方式，称这种图形为“拉削图形”，拉削图形又叫拉削方式。它决定着每个刀齿切下的切削层的截面形状。拉削图形选择的合理与否，直接影响到刀齿负荷的分配、拉刀的长度、拉削力的大小、拉刀的磨损和耐用度、工件表面质量、生产率和制造成本等。 拉

6、削图形基本上分为分为分层式和分块式两大类，分层式包括同廓式和渐成式两种；分块式常用的有轮切式。,2.4.2.1分层式拉削,分层拉削是拉刀的刀齿把拉削余量一层一层地依次切去，每个刀齿根据齿升量的多少切去一层余量。 分层式拉削的切削厚度（齿升量）小，所以拉削过程较为平稳，拉削表面质量较高；但单位切削力大，需要的切削齿数目多，拉刀较长，刀具的成本高，生产率低，且在拉削有硬皮的铸、锻件时，拉刀的切削齿磨损较快。 分层式拉削又可分为两小类。,同廓式拉削法 按如图2.4-4所示同廓式拉削法设计的拉刀，各刀齿的廓形与被加工表面的最终形状一样。 采用同廓式拉削时，为了使切屑容易卷曲和切削力，在每个切削齿上都开

7、有如图2.4-5所示的交错分布的窄的分屑槽。采用这种拉削方式能达到较小的表面祖糙度值。但单位切削力大，且需要较多的刀齿才能把余量全都切除，拉刀较长，刀具成本高，生产率低，并且不适于加工带硬皮的工件。 但同廓拉削的拉刀加工平面、圆孔和形状简单的成形表面时，刀齿廓形简单，容易制造，并且能获得较好的加工表面，因而一般也常采用。但其它形状的廓形制造时比较困难。,(2)渐成式拉削法 按如图2.4-6所示渐成式拉削法设计的拉刀，刀齿廓形与被拉削表面的形状不同，被加工表面的最终形状和尺寸是由各刀齿切出的表面连接而成。因此，每个刀齿可制成简单的直线或圆孤，拉刀制造比较方便，缺点是在工件已加工表面上可能出现副切

8、削刃的交接痕迹，因此加工出的工件表面质量较差。键槽、花键槽及多边孔常采用这种拉削方式加工。,图2.4-4 成形式拉削图形,图2.4-5 同廓拉削拉刀的分屑槽,图2.4-6 渐成式拉削图形,2.4.2.2分块式拉削,图2.4-7 分快式拉刀外形,图2.4-8 轮切式拉刀截形及拉削图形,2.4.2.3综合式拉削,图2.4-2.4 综合拉削图形 1-第一刀齿；2-第二刀齿；3-第三刀齿；4-第四刀齿； 5-第五刀齿；6-第六刀齿,综合式拉削集中了分层式拉削与轮切式拉削的优点，即粗切齿和过渡齿制成轮切式结构，精切齿则采用分层式结构。这样，既缩短了拉刀长度，保持较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。

9、,图2.4-2.4所示为综合式拉刀结构及拉削图形。粗切齿采取不分组的轮切式拉刀结构，即第一个刀齿分段地切去第一层金属的一半左右，第二个刀齿比第一个刀齿高出一个齿升量，除了切去第二层金属的一半左右外，还切去第一个刀齿留下的第一层金属的一半左右，因此，其切削厚度比第一刀齿的切削厚度大一倍。后面的刀齿都 以同样顺序交错切削，起到把粗切余量切完为止。第五齿和第六刀齿就按分层拉削工作，但第五刀齿不仅要切除本圈的金属层，还要切除第四圈中剩下的一半。精切刀齿齿升量较小，校正齿无升量。 综合轮切式拉刀刀齿的齿升量分布较合理，拉削过程较平稳，加工表面质量高。它既缩短了拉刀长度，提高了生产率，又能获得较好的加工质

10、量。但综合轮切式拉刀的制造较困难。我国生产的圆孔拉刀较多地采用这种结构。,2.4.3圆孔拉刀设计,1拉削余量A,图2.4-10 圆孔拉削余量,2拉削方式,采用不同的拉削方式，拉刀的结构也不同。圆孔拉刀一般采用综合式，即粗切齿和过渡齿采用不分组的轮切式结构，精切齿采用分层式。,3齿升量af,拉刀的齿升量af是指相邻两个刀齿(或者是两组刀齿)的半径差。拉刀齿升量 af越大，切削齿数就越少，拉刀长度越短，拉削生产率越高，刀齿成本相对较低。但齿升量af过大，则拉削力越大，影响拉刀强度和机床负荷，同时拉刀使用寿命和加工质量降低。齿升量af也不能太小，否则因为切削刃不是绝对锋利的，难以切下很薄的金属层而造

11、成滑行和挤压现象，反而加剧刀齿的磨损。 齿升量af应根据工件材质和拉刀的类型确定。拉刀的粗切齿的齿升量af最大，一般不可超过0.15mm，每个齿的齿升量af相等，切去整个拉削余量的80%左右。为了使拉削过程平稳和提高加工表面质量，并使拉削负荷逐渐下降，齿升量应从粗切齿经过渡齿逐渐递减至精切齿。过渡齿的齿升量约为粗切齿的3/52/5，精切齿的齿升量最小，一般取0.0050.025mm ，圆孔拉刀的过渡齿也是粗切齿的后备齿。,4齿距p与刀齿的几何参数,图2.4-11 拉刀的齿距与容屑槽形式 a-曲线齿背型；b-加长齿距型；c-直线齿背型,表2.4-1 拉刀前角,表2.4-2 拉刀后角与刃带,7分屑

12、槽,图2.4-12 分层式拉刀常用的分屑槽,图2.4-13 轮切式拉刀的分屑槽,8切削齿的齿数与直径,切削齿的齿数包括粗切齿、过渡齿和精切齿。根据已选定的拉削余量A和齿升量 af ，可按下式计算：,求出的齿数要按四舍五入的原则进行圆整，一般过渡齿取35个，精切齿取37个。其余为粗切齿。拉刀的第一个切削齿通常没有齿升量，这是为了避免因拉削余量不均匀或金属内含有杂质而承受过大的偶然负荷，而损坏刀齿。 最后一个精切齿的直径等于校准齿的直径。切削齿的直径应献宝一定的制造公差，一般取-0.008-0.02mm。最后一个精切齿的直径偏差应与校准齿相同。,2.4.3.2校准部,1校准齿的齿数,2齿距pj,由

13、于校准齿只起修光作用，其齿距pj可以短些，以缩短拉刀长度。校准齿的齿形与切削齿的相同。当粗切齿的齿距p10mm，取,当粗切齿的齿距p10mm时，为了制造方便，取,3校准齿的几何参数,校准齿的几何参数包括前角、后角和刃带宽度。由于校准齿不起切削作用，只起修光作用，前角一般取05，有时为了制造方便，常取的与切削齿相同。 校准齿的后角一般比切削齿的后角要小。目的是使拉刀重磨后直径变化小，以延长拉刀的使用寿命。如表2.4-2所示。 为了使拉刀重磨后校准部的直径变化小，拉削过程平稳，校准齿上的刃带宽度比切削齿宽得多，其宽度比精切齿还要大，如表2.4-2所示。,4校准齿的直径,为了使拉刀重磨次数增多，使用

14、寿命延长，拉刀校准齿的直径doj应取工件孔的最大尺寸dmmax。还应考虑到拉孔后孔径可能产生的扩大或缩小，因此校准齿的直径应取为：,对拉削后孔缩小时取“+”号；扩大时取“-”号。一般被加工孔径问题大于校准齿直径，扩大量与收缩量都应通过试验确定，一般在310m 范围内。收缩现象常发生在拉削韧性金属或薄壁工件时。,2.4.3.3其他部分,1头部,图2.4-14 拉刀的头部,2拉刀的颈部与过渡锥,图2.4-15 拉刀颈部长度的计算 1-拉刀；2-工件；3-法兰盘；4-挡壁；5-卡头,拉刀颈部的直径D2通常比头部直径Dl小0.51 mm，也可以将头部和颈部一次磨出，则D2 =Dl。 拉刀颈部的长度l1

15、 应保证拉刀第一个刀齿尚未进入工件以前，拉刀的头部能被拉床夹头夹住；所以，要考虑拉床挡壁厚度，法兰盘突出部分厚度l3 及间隙 l 等有关数值。颈部长度l1应满足下列条件：,3拉刀的后导部与尾部,后导部的长度可取为工件长度的1/22/3，但不得20mm。当拉削有空刀槽的内表面时，后导部的长度应大于工件空刀槽一端拉削长度与空刀槽长度的和。其直径等于或略小于拉削后工件孔的最小直径，公差按f7取。 当拉刀用于实现工作行程和返回行程的自动循环时，需要有尾部结构，尾部设置在拉刀后导部的后边。尾部直径据拉床拖架确定。为了便于制造，一般制成与后导部直径相等。其长度不得小2025mm。,4拉刀的总长,拉刀总长度

16、是拉刀所有组成部分长度的总和，即：,2.4.3.4拉刀强度及拉床拉力校验,1计算拉削力,对于综合式圆孔拉刀,2拉刀强度验算 拉削时产生的拉应力要小于拉刀材料的许用应力，即：,式中 Amin一 拉刀的危险断面面积(m2)，危险断面一般在第一个切削齿的容屑槽处或在头部； 一 拉刀材料的许用应力(Mpa)，对高速钢=34332.42Mpa；对于合金钢= 245Mpa。,3拉床拉力校验 拉床新旧程度不同，实际输出的拉力也不同。拉削时产生的最大拉削力，一定要小于拉床的实际拉力，即,式中 F额 一 拉床的额定拉力； 一 拉床输出拉力的系数。对于新拉床=0.2.4，状态良好的旧拉床=0.8，状态不良的旧拉床=0.50.7。如果拉刀强度或拉床拉力不足时，一般采取降低拉刀齿升量或加大齿距以减少同时工作齿数等办法解决。如有可能，也调换大型号的拉床加工。,2.4.4 拉刀的合理使用和刃磨,1拉削表面觉的缺陷与解决方法 在拉削过程中，拉削表面常见的缺陷有以下几种： (1) 划伤 加工表面粗糙度基本符合要求，但有局部划伤缺陷时，应主要从使用方面进行检查。例如，刀齿刃口是否有碰伤的缺口；刀齿（尤其是精切齿）上是否有附着的切屑未被清除干净；拉刀经过多次刃磨后容屑槽的形状是否造成不光滑的台阶形，以致使切屑卷曲不顺利而挤坏刀齿和划伤加工表面等。此外，预加工孔的表面上若有氧化皮，也可能碰伤刀齿而造成局部划伤缺陷。,