拉刀设计(原创)

一、设计
题目
1.1、要加
工的工件零
件图如图所
示。

1.2、工件
材料：45钢。

σ＝
0.65GPa
1.3、使用
拉床：卧式
拉床L6110。

零件尺寸参数表
工件材料组织状态 D d L 参数45钢调质200±0.1 50025.00 100
二、设计步骤
2.1、拉削方式选择
拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序和方式，通常都用图形表达，称这种图形为“拉削图形”。

拉削图形分为分层式、分块式和综合式三大类。

综合式拉削集中了成形式拉削与轮切式拉削的特点，即粗切齿制成轮切式结构，精切齿则采用成形式结构。

这样，既缩短了拉刀长度，保证较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。

这里也使用综合式设计。

2.2拉刀工作部分设计
2.2.1 刀具材料选取
由于工件材料为45钢，且σb＝0.65GPa ，那么刀具材料选择40Cr
2.2.2 确定拉削余量δ
由经验公式δ=0.005mm L D m )2.0~1.0(+
式中L 为拉削长度（mm ），m D 为拉削后孔的直径（mm ）
代入数据δ=0.005×50﹢(0.1～0.2)100 =1.250～2.25mm,这里取δ为1.5mm
2.2.3 齿升量的选取f a
由《金属切削刀具》表5-1 采用综合式圆孔拉刀f a =0.05 mm
2.2.4 选择几何角度
由《金属切削刀具》表5-2切削齿前角选为︒±︒=2150γ
切削齿后角：0α=03032'±'︒，刃带宽10.01=αb
校准齿后角：0310'+︒=α， 刃带宽5.0~3.01=αb
2.2.5 齿距与同时工作的齿数
齿距p 是相邻两刀齿间的轴向距离，确定齿距的大小时，应考虑拉削的平稳性及足够的容屑空间，一般应有3～8个刀齿同时工作为好。

粗切齿的齿距按经验公式计算
P=(1.25～1.5)l
式中 l
拉削长度 P 齿距，根据计算值，p 值取接近的标准值（mm ）。

P=（1.25～1.5）100=（12.5～15）mm
最时工作齿数e z 可按下式计算e z =
p l +1 由《刀具设计手册》6-22得
e z 取7 e z 值仅取整数部分。

e z =（7～9）；过渡齿的齿距过p =p
精切齿的齿距精p =（0.6～0.8）p=（7.5～12）取10
2.2.6 确定容屑槽形状和尺寸
根据加工要求及由《刀具设计手册》6-16选为曲线齿背形,深槽形
由《刀具设计手册》6-23生产中常用的容屑槽尺寸可得h=6mm ，g=5mm ，r=3mm ，R=10mm ⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫
====h r p R p g P h 5.0)70.0~65.0()30.0~35.0()0.38~45.0( 由《复杂刀具设计手册》表1.1-18查得拉刀刚度允许最大槽深mm h 9max =
查表1.1-16选取容屑槽系数[]3=K
查《复杂刀具设计手册》表1.1-14知当p=14时h=6 代入公式L f h k z 82π=
得 3026.310005.08614.32
>=⨯⨯⨯=k 查《复杂刀具设计手册》表1.1-14得到：
粗切齿齿形 p=14, h=6, g=4, r=3, R=10
精切齿及校准齿齿形 10=Z p , h=4.5 , g=3, r=2 3, R=7
2.2.7分屑的确定
综合式圆拉刀粗切齿及过渡齿采用圆弧形分屑槽，精切齿采用角度形分屑槽 查《复杂刀具设计手册》表1.1-20得粗切齿分屑槽: 槽数101=n , 槽宽mm b 51= ，弧形半径mm R 5.221=
查《复杂刀具设计手册》表1.1-19精齿分屑槽：222=n ， 槽宽mm b 12=， 深度mm h 7.02= 圆弧半径3.0=r 槽形角︒︒=60~45ω
2.2.8确定拉刀齿数和直径
)5~3(2+=Z
f A Z =)20~18()5~3(05.025.1=+⨯ 拉刀校准部起校准和修光作用，校准齿没有齿升量，其横截面的形状和尺寸都和最后一个精切齿相同。

当精切齿重磨后尺寸变小时，校准齿将逐步参加切削。

是精切齿的后备刀齿。

校准齿不开分屑槽。

校准齿直径∆=+
-max D d z
由《复杂刀具设计手册》表1.1-24得扩量为0
z d =50.025 校准齿直径公差为00625.0)(4
1=δ 校准齿齿数6=z z 孔的精度为IT7~IT8
精切齿的齿距
z p =（0.6～0.8）p=（7.5～12）取10 校准部长度z z z z p l *==60
校准齿前角由《刀具设计手册》6-32得o ae 5=γ
校准齿后角由《刀具设计手册》6-30得030
01+=o az α；2.01=a b ；
三.拉刀光滑部分设计
3.1柄部的设计
,451mm D = mm D 342= ,,5.44mm D ='
mm l 901=, mm c 8=, mm l 20=', mm l 32=''
3.2颈部长度
由《刀具设计手册》式6-12
)(21'3110l l l l h H H l c --++++=
0l ---------颈部长度（包括过渡锥长度）（mm ）；
H-------- L6110拉床床壁厚为60mm ；
1H ------ L6110花盘厚度为30mm ；
1h ------ L6110衬套厚度为8mm ；
c l ------ L6110卡头与机床床壁间隙为5mm ；
21'3l l l -- ---------L6110为20mm
0l 为123mm ；
颈部直径颈D =49mm
过渡锥直径锥l 在L6110拉床为10mm
3.3前导部与后导部
由《刀具设计手册》6-37得500==D D 前导
前导L =100；查表6-38得偏差为17.012.0--
查表6-39得500==D D 后导；由《复杂刀具设计手册》表 1.1-30得后导L =45;
3.4拉刀总长度
总长L =1l +0l +前导L +后导L +z l +切削L =90+123+100+98+60+45=516mm
四.拉刀强度及拉床拉力校验
4.1 拉削力
综合式圆孔拉刀的最大拉削力为
max F =e m z z d F 2'
π
'z F 查复杂刀具设计手册》表1.1-35得18.1*9.8=177.38N
代入数据m d =50；e z =7；max F =97470.31N
4.2拉刀强度校验
[]σσ≤=min
max A F []σ--------拉刀材料的许用应力；min A -------拉刀的危险面面积,拉刀设计用的是10Cr ，因此危险截面在柄部；
min A =232)10*38(*44-=π
π
D =1.134*103-
σ=m in
m ax A F =85.95MPa<245MPa 4.3拉床拉力校验
拉削时产生的最大拉削力m ax F 应小于拉床的实际拉力实际F ，即
m ax F ≤实际F
实际F = Km*Fm
式中 Fm ——拉床额定拉力（N ）；
Km ——拉床状态系数，新拉床 ，较好状态的旧拉床 ，不良状态的旧拉床 ，这里取 (《复杂刀具设计手册》附录)； 为拉床状态系数，新拉床 =0.9，较好状态的旧拉床 =0.8，不良状态的旧拉床 =0.5~0.7. 这里取0.9
查《机械加工工艺手册》表3.1-84，得L6110拉床的额定拉力为200KN ，
Km*Fm=200000*0.9=180000N>m ax F
故机床拉力满足条件。

小结
通过对设计任务书的认真分析和理解，我们设计一完整的圆孔拉刀工作图，满足实际情况需要的工况。

这样把课本上学到的知识运用到实际工程应用中去。

对刀具的设计的有了更深入的了解。

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共建上窃下多余金属，以获得较高精度和较好的表面质量。

分析任务书的工作简图，了解需要设计的圆孔拉刀的工作要求，确定必要的设计参数。

具体的细节问题很多，比如如何选择拉刀的拉削方式：拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序和方式，通常都用图形表达，称这种图形为“拉削图形”。

拉削图形分为分层式、分块式和综合式三大类。

综合式拉削集中了成形式拉削与轮切式拉削的特点，即粗切齿制成轮切式结构，精切齿则采用成形式结构。

这样，既缩短了拉刀长度，保证较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。

在这里也使用综合式拉刀设计。

如何确定拉刀的材料：经过参考许多资料信息我选定40Cr高速工具钢作为拉刀材料，通常使用整体制造,一般不焊接柄部。

也有整体硬质合金作为环齿，经过精磨后套装于9SiCr或40Cr刚作的刀体上。

在设计的过程中还需要考虑许多问题，如何确定齿升量，如何选用容屑槽等等。

在设计拉刀工作图的时候，我们需要使用很多画图的技巧，拉刀是一种多齿刀具，结构复杂，繁琐。

但是各个齿之间却有很多相似之处，因此我们可以使用省略的形式。

不过我们得表明刀具的整体形状和各个齿的不同之处，我们必须学会使用不同部位放大的移出断面图的叠加来显示刀齿之间的齿升量的变化情况。

因此在工作图中会包括很多放大视图和移出断面图等等。

作为机械工程学院的学生，过硬的专业知识与相关技能是必不可缺少的。

技能的熟练来自平时的培养与锻炼。

长时间的不去训练，在好的技能也会荒废掉。

所谓勤
能补拙，知识的匮乏是可以通过后天的努力来培养的，来积累的。

但是，缺少了勤奋与专研的精神，那么，在以后的学习，工作，生活中，都将会出现很多问题。

面临挫折，我们需要的是面对他的勇气，而不是畏缩的后退。

没有挫折的经历的人生本身算是个是失败的人生。

参考文献
[1] 乐兑谦主编. 金属切削刀具. :机械工业，2012
[2]袁哲俊、华明主编.刀具设计手册. :机械工业，1996
[3]省机械工业局编.复杂刀具设计手册. :机械工业，1979
[4]宏钧主编.机械加工工艺手册. :机械工业，1997
[5]费业主编.误差理论与数据处理. :机械工业，2010。