第15章 拉削与拉刀

(2) 渐成式拉削法 按如图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 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。
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0.04～0.2 m/s (约为 2.5～12 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0.005～0.015mm ，因此拉削精度可 达IT7、表面粗糙度值Ra=2.5～0.88μm。
(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。 （5）切削条件差 拉削属于封闭式切削，切屑困难，因此，在设计和 使用时必须保证拉刀切削齿间有足够的容屑空间。拉刀 工作时拉削力以几十至几百kN计，任何切削方法均无如 此大的切削力，设计时必须考虑。 （6）加工范围广 可拉削各种形状的通孔和外表面，但拉刀的设计、 制造复杂，价格昂贵，不适应单件小批生产。
式中：dm—拉削后孔的公称直径(mm)； L—拉削孔的长度(mm)。 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α f 圆孔拉刀的齿升量α f是指相邻两个刀齿(或者是 两组刀齿)的半径差。拉刀齿升量α f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α f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α f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成 滑行和挤压现象，反而加剧刀齿的磨损。
4．齿距p与刀齿的几何参数 拉刀的齿距是把相邻的两个刀齿间的轴向距离，如 图所示。切削部的齿距过大，则同时参与工作的刀齿数 目太少，增加了拉刀的长度，不仅制造成本高，拉削生 产率也低，拉削过程不平稳，影响拉削表面质量。齿距 选得过小，容屑空间也小，切屑容易堵塞。同时工作齿 数会过多，切削力相应增大，可能导致拉刀拉断及机床 超载。一般齿距选择的能保证有3～8个刀齿同时工作为 最好。
(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)支托部 对长而重的拉刀起支撑托起作用，利用尾部与 支架配合，防止拉刀自重下垂，并可减轻装卸拉刀的劳动强度。
第四节 拉削方式 在拉削过程中，拉削余量在各个刀齿上切下顺序 和方式，称这种图形为拉削方式或拉削图形。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。 拉削方式有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。此外， 还有将分层拉削和分块拉削结合在一支拉刀上应用的 称为综合轮切式。
2 分块式拉削 按分块式拉削图形设计的拉刀，其切削部分是由若 干齿组成。每个齿组中有2～3个刀齿，它们的直径相同， 共同切下加工余量中的一层金属，每个刀齿仅切去一层 中的一部分。图所示为三个刀齿一组的圆孔拉刀的外观，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分块式拉削与分层式拉削比较，它的主要优点是每 一个刀齿上参加工作的长度（即切削宽度）较小，因此 在保持相同的切削力的情况下，允许较大的切削厚度比 分层拉削要大得多。因此，虽然每层金属要用一组（2或 3个）刀齿去切除，但由于切削厚度比分层拉削方式大 2～3倍，所以在同一拉削量下，所用刀齿的总数减少了 许多，拉刀长度大大缩短，不仅节省了贵重的刀具村料， 生产率也大大提高。在刀齿上分屑槽的转角处，强度高， 散热良好，故刀齿的磨损量也较小。所以在同一拉削余 量下，轮切式拉刀所需的切削齿数目少，拉刀长度短， 不仅节省了贵重的刀具材料，生产率也大大提高。
1．拉削余量A 拉削余量是设计拉刀的重要的原始数据之一，它直接影响拉 削的效率和质量，所以选择的要适当，若拉削余量太小，则不 能全部切除前一道工序留下的加工误差，影响拉削质量；但拉 削余量太大，拉刀刀齿必然增多，拉刀较长，使拉刀制造困难 和浪费刀齿材料。加工不同形状和要求的表面，拉削余量也不 同。拉削余量可用经验公式计算，也可从相关中选取。圆孔拉 削余量如图所示。 当已知拉削前、后的孔径，则拉削余量为：
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。
第五节 圆孔拉刀设计
一、切削部 切削部是拉刀的主要部分，它与拉削质量、生产率以及拉 刀的制造成本有直接的关系。设计时必须充分考虑下列几个方 面。
最常用的是轮切式。图所示为轮切式拉刀及其拉削 图形，即第一齿与第二齿的直径相同，但切削刃位置互 相错开，各切除工件上同一层金属中的几段材料，剩下 的残留金属，由同一组的第三个刀刃切除。该刀齿不再 制有圆弧分屑槽。为避免切削刃与前两个刀刃切成的工 件表面摩擦及切下整圈切屑，其直径应较同组其它两个 刀齿直径小0.02～0.04 mm。
(a)圆孔 (b)三角孔 (c)方孔
(d)六角孔 (e)矩形孔 (f)多角孔
(g)豉形孔 (h)键孔 (i)花键孔
(j)内齿孔 (k)平面 (l)燕尾槽
(m)T形槽 (n)榫槽 (o)成形表面
第三节
拉刀的结构
拉刀的类型不同，其外形和构造也各有不同，但其组成部 分和基本结构是相似的。图所示为典型的圆孔拉刀，其各部分 的基本功能如下： (1)柄部 拉刀与机床的联接部分，用以夹持拉刀、传递 动力。 (2) 颈部 头部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)。
齿升量α f应根据工件材质和拉刀的类型确定。拉刀 的粗切齿、过渡齿和精切齿都有齿升量α f ，但其数值 各不相同。拉刀的粗切齿的齿升量α f最大，一般不可 超过0.15mm，每个齿的齿升量α f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 3/5～2/5（也可参看书表5-1），精切齿的齿升量最小， 一般取0.005～0.025mm ，圆孔拉刀的过渡齿也是粗切 齿的后备齿。
轮切式拉刀主要用于加工尺寸大、余量多的内孔、平面、 宽大的键槽、矩形花键孔等，并且可以用来加工带有硬皮的 铸件和锻件。但轮切式拉刀的结构较复杂，加工后的工件表 面粗糙度值较大。
3 综合式拉削 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。
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。图所示为拉削加工的典型工件截面形状。
A d w max d w min
式中：dwmax—拉削加工后孔的最大直径(mm)； dwmin—拉削加工前孔的最小直径(mm)；
当拉削前孔为钻孔或扩孔时，拉削余量为：
A 0.005d m (0.1 0.2) L ～
(mm)
当拉削前孔为镗孔或粗铰孔时，拉削余量为：
A 0.005d m (0.05 0.1) L ～ (mm)
第15章 拉削与拉刀
拉刀是一种用在大批量生产中的、高精 度、高效率的多齿刀具，了解拉削的加工特 点、拉刀的结构及设计方法，对在实际生产 中应用有着重要的意义。 要求熟练掌握拉削的特点、拉削图形、 拉刀的基本结构，掌握圆孔拉刀设计的步骤， 能够根据具体的生产条件，合理地选用拉刀。
第一节 拉削特点
拉削利用只有主运动、没有进给运动的拉床，依靠拉刀 的结构变化，可以加工各种形状的通孔、通槽和各种形状的 内、外表面。 拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具。 拉削时拉刀作等速直线运动，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 切下多余金属，如图所示。由于拉削速度较低，切削厚度很 小，可以获得较高精度和较好的表面质量。
第二节 拉刀类型 拉刀的类型拉刀按所加工表面的不同，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。
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。由于 切削齿上参加工作的刀刃一般较长，即切削宽度较大 （如拉圆孔的刀齿，其切削宽度等于圆周长），所以切 削厚度（齿升量）取得较小，否则因切削力太大，而无 法进行切削。 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。