拉刀的拉削机械加工方法

1本章主要讲解内容拉刀的组成及设计2第九章拉刀第一节拉削特点及拉刀类型一、拉削特点拉刀是一种多齿刀具，拉削时由于拉刀的后一个(或一组)刀齿高出前一个(或一组)刀齿，从而能够一层层地从工件上切下金属(图9-1)，以获得较高精度和较好的表面质量。9-1拉削过程3拉削加工与其他切削加工方法相比较，具有以下特点：(1)生产率高由于拉刀是多齿刀具，同时参加工作的刀齿多(如图9-1所示为三个)，切削刃总长度大，一次行程能够完成粗—半精—精加工，因此生产率很高，尤其是加工形状特殊的内、外表面工件时，效果尤为显著。(2)拉后工件精度与表面质量高由于拉削速度比较低(目前一般不超过0.30m／s)，拉削平稳，切削厚度薄(一般精切齿的切削厚度为0·005∽0.015mm)，因此可加工出精度为IT7～8，表面粗糙度Ra3.2～0.5的工件，若拉刀尾部装有浮动挤压环,则可达Ra0.4∽0.2.(3)拉刀耐用度高由于拉削速度小，切削温度低，刀具磨损慢，因此拉刀的耐用度较高.4(4)拉削加工应用范围广拉刀可以加工出各种形状的通孔及没有障碍的外表面有些其他切削加工方法难于完成的加工表面，可以采用拉削加工完成.(5)拉床结构简单拉削一般只有主运动，进给运动靠拉刀切削部分的齿升量来完成,因此拉床结构简单，操作也方便。56二拉刀的类型及用途1）按加工表面的不同，可分为：内拉刀和外拉刀图9-3各种内拉刀和外拉刀a)圆拉刀b)花键拉刀c)四方拉刀d)键槽拉刀e)外平面拉刀72）按拉刀构造不同，可分为：整体式和组合式图9-4装配式拉刀和镶齿平面拉刀a)装配式拉刀b)镶齿平面拉刀83）按受力方式，可分为：拉刀和推刀在拉伸状态下工作在受压状态下工作用于加工余量较小的内表面或修整热处理后的变形量图9-6拉刀和推刀的工作方式a)拉刀b)推刀94）链式连续拉削：普通拉削时，工件不运动，拉刀作主运动。为了提高生产率和实现自动化生产，出现了链式连续拉削方式。如图9-7所示。图中拉刀固定不动，被加工工件装在连续运动的链式传送带的随行夹具上作主运动，从而实现连续拉削方式。这种拉削方式已在汽车制造业中得到应用。图9-7链式传送带连续拉削1-拉刀2-工件3-链式传送带10为了提高拉削的生产率，近年来高速拉削已逐渐采用。高速拉削所用机床应有足够的刚度和运动精度，应有较大的速度范围(v=1～50m／min)。试验表明，高速拉削不仅提高了拉削生产率，同时也改善了工件的表面质量，提高了刀具耐用度。采用硬质合金机夹拉刀进行高速拉削，已在汽车工业加工缸体中得到应用，拉削速度为25～35m／min。第二节拉刀的组成与拉削方式一、拉刀组成以圆拉刀为例，拉刀的组成如图9-8所示：前柄、颈部、过渡锥部、前导部、工作部、后导部组成，对于长或重的拉刀还必须作出支承用的后柄部。拉刀工作部分的结构参数有：齿升量，即切削部前、后刀齿（或组）高度之差；每齿上具有前角γ0，后角α0及后角上有刃带，在相邻齿间作出容屑槽。拉削层尺寸有：拉削长L,切削厚度和切削宽度11图9-8拉刀组成及拉削示意图前柄——用于将拉刀装夹在拉床的夹头中以传送运动和拉力。颈部——用于连接头部与刀体，一般在颈部上刻印拉刀的标记。过渡锥——使前导部能顺利进入初孔(工件上予先加工的孔)，起对准中心的作用。12前导部——起引导作用，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜，并可检查拉削孔径是否符合要求。切削部——它担负主要的切削工作，其刀齿尺寸逐渐增大，又分为粗切齿与精切齿两部分。有的拉刀在粗切齿与精切齿之间还有过渡齿。校准部——用于校准与修光被切削表面，起到提高工件加工精度和表面质量的作用。其刀齿尺寸不变。当切削部分的刀齿经过刃磨尺寸变小后，前几个校准齿依次变成切削齿，所以校准齿还具有精切齿的后备作用。后导部——它能在拉削终了前保持拉刀的后几个刀齿与工件间具有正确的相对位置，防止工件偏斜。后柄部——只有当拉刀又长又重时才需要，用于支撑拉刀、防止拉刀下垂。尾部的直径视拉床托架尺寸而定，其长度一般应不小于20mm。13二、拉削方式拉刀逐齿从工件表面上切除加工余量的方式。这种拉削方式也称为拉削图形。拉削图形对拉刀刀齿负荷分配、拉刀长度、拉削力的大小、拉刀耐用度及加工质量等都有很大影响。拉削方式可分为分层式、分块式及综合式三大类。1、分层式分层式拉削又可分为同廓式和渐成式两种。1）同廓式：它的特点是，刀齿的刃形与被加工表面形状相同，仅尺寸不同，即刀齿直径(或高度)向后递增，加工余量被一层一层地切去。如图9-9这种拉削方式切削厚度小而切削宽度大，因此可获得较好的工件表面质量。拉削力及功率较大，分屑槽转角处容易磨损而影响拉刀耐用度。这种方式的拉刀除圆孔拉刀外，其他制造比较困难14图9-9同廓式拉削图形a)拉削图形b)切削部分齿形c)切屑2）渐成式：它是指加工表面最终廓形是由各刀齿拉削后衔接形成的。如图9-10所示，图中工件最后要求是四方形，拉刀刀齿可制成简单的直线形或弧形，与被加工表面形状不同，被加工工件表面形状和尺寸是由各刀齿的副刃所切成。图9-10渐成式拉削图形它的优点是：复杂形状的工件，拉刀制造却不太复杂。缺点是：在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，因此被加工表面较粗糙。152、分块式（轮切式）这种拉削方式，工件上的每一层金属不是由一个刀齿切去，而是将加工余量分段由几个刀齿先后切去。按分块式设计的拉刀称为轮切式拉刀，有制成两齿一组、三齿一组及四齿一组的，原理相同。3、综合式综合式拉刀的前部刀齿做成单齿分块式，后部刀齿作成同廓分层式。三种拉削方式的主要特点是：分层式：同廓分层式齿升量较小，拉削质量高，拉刀较长；同廓渐成式拉刀拉削成形表面时，拉刀较易制造，拉削质量差。分层式适合于拉削余量小的光面。分块式：齿升量较大，适宜于拉削大尺寸、大余量表面，也可拉削毛坯面，拉刀长度短，效率高，但不易提高拉削质量。综合式：具有分块、分层拉削的优点，目前拉削余量较大的圆孔，常采用综合式圆拉刀16图9-13拉削方式a)分层式b)分块式c)综合式17第三节拉刀的合理使用在生产中常由于拉刀结构和使用方面存在问题，而影响拉削质量和拉刀使用寿命，严重时会损坏拉刀。其中较常出现的弊病及解决的措施简述如下。一、防止拉刀的断裂即刀齿损坏拉削时由于刀齿上受力过大，拉刀强度不够，是损坏拉刀的主要原因。造成刀齿受力过大的因素：拉刀齿升量过大、拉刀弯曲、切削刃各点拉削余量不均匀、刀齿径向圆跳动大、预制孔太粗糙、材料内部有硬质点、工件强度过高、严重粘屑和容屑槽挤塞以及工件夹持偏斜等。1）要求预制孔精度IT10~IT8、表面粗糙度Ra≤5µm，预制孔与定位端面垂直度偏差不超过0.05mm。2）严格检查拉刀的制造精度。3）拉削高性能和难加工材料，可选取适当热处理改善材料的加工性，也常使用高性能材料的拉刀或涂层拉刀。4）保管、运输拉刀时，防止拉刀弯曲变形和破坏刀齿。18二、消除表面缺陷拉削时表面产生鳞刺、纵向划痕、压痕、挤光、环形坡纹和啃刀等是影响拉削表面质量的常见缺陷，其形成原因很多，其中主要有：刃口钝化或微小崩刃、刃口粘屑，刀齿刃带过宽或宽度不均、前角太大或太小、拉削过程中产生振动。消除拉削缺陷，提高拉削表面质量的途径：1）提高刀齿刃磨质量，防止刃口微刃产生并保持刃口锋利。各齿前角和刃带宽度保持一致。2）保持拉削过程稳定性，增加同时工作齿数，减少精切齿和校准齿的齿距，提高拉削工艺系统刚性。3）合理选用拉削速度，避免速度过低产生爬行，过高产生振动。4）使用硬质合金拉刀、涂层拉刀、激光强化高速钢拉刀等，这对于提高拉削速度，减少拉刀磨损、提高拉刀寿命和改善拉削表面质量均有良好作用。5）合理选用与充分浇注切削液。