第五章_专用刀具设计(2)

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1.合理选择刀具材料
(1)同时加工多层壁孔的复合刀具,需承受较大扭矩,应选 用强度较高的刀具材料。 (2)若各单个刀具的直径和切削时间相差很大,为使耐用度 接近,应选用不同的刀具材料。直径大、切削时间长的单个刀具 选用高硬度、耐磨性较好的材料。
综合式拉削的特点:缩短了拉刀的长度,可保持较高的生产率, 获得较好的工件加工精度和表面质量。 如图: A 部分为粗切齿; B 部分为过渡齿;
C 部分为精切齿; D 部分为校准齿。
第 二 节
拉 刀 设 计
(1)粗切齿为不分组的分块式结构
刀齿1切除第一层金属的一半左右,刀齿2 比刀齿1高出一个齿 升量,既要切除本层金属的一半左右,还要切除刀齿1留下的一半
四、拉削方式和拉削图形
拉削方式——指拉刀从工件上切除余量的顺序。 拉削图形——用于表示拉削方式的图形。
拉削方式 关联刀齿负荷的分配、拉刀长度、拉削力的大小、 拉刀的磨损与耐用度、工件加工表面质量、生产率和制造成本。
拉削方式分为:分层式、分块式、综合式。
第 二 节
拉 刀 设 计
1.分层式拉削方式——成形式和渐成式
表面所用的硬质合金组合式拉刀。
第 二 节
拉 刀 设 计
3.按拉刀的工作状态分为:推刀和拉刀
推刀 是从后面推动完成切削的刀具。为避免推刀在工作中 受压弯曲,一般推刀较短,其长径比 L/d ≤12~15。 推刀只用于加工余量较小的内表面和修整热处理后(硬度小
于HRC45)的变形量。
F0
第 二 节
三、拉刀的结构 1. 拉刀的组成
第 二 节
(3)确定拉刀材料
拉 刀 设 计
W6Mo5Cr4V2高速钢整体制造;也常采用高性能高速钢
W2Mo9Cr4VCo8,W6Mo5Cr4V2Al制造, 硬质合金环形齿套装在9SiCr或40Cr的刀体上。 (4) 刀齿几何参数选择
前角:根据工件材料、强度选取。
后角:切削厚度小,应取较大后角,后角大,锋利,但刃磨次数 降低。为了延长拉刀的使用寿命,拉刀后角一般选较小值,校准 齿比切削齿的还小。 刃带宽度:制造拉刀控制刀齿直径,保证前刀面重磨时刀齿直径
优点 拉刀的刀齿只需制成简单的直线形或圆弧形。对于复 杂工件表面的加工,渐成式拉刀的制造比成形式简单。 缺点 在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹, 使工件的加工表面质量稍差。
第 二 节
2.分块式拉削方式
拉 刀 设 计
分块式拉削 工件上的每一层金属由一组尺寸基本相同的刀齿 切去,每个刀齿仅切去一层金属的一部分。 如图,三个刀齿为一组的圆孔拉刀刀齿构造及拉削图形。
刃口钝圆半径,不能小于5μm。
齿升量确定原则:在保证加工质量、容屑空间和拉力强度的前 提下,尽量选取较大值。
第 二 节
拉 刀 设 计
(6) 确定齿距 齿距大小直接影响容屑空间和拉刀长度及同时工作齿数。 齿距大,同时工作齿数减小,工作平稳性降低,增加拉刀 长度,降低生产率;反之,拉削力增加,可能导致拉刀强度不 足。为保证拉削平稳和拉刀强度,确定齿距应保证拉刀同时工 作齿数在3~8范围内。 过渡齿齿距与粗切齿相同,精切齿齿距小于粗切齿齿距, 一般为粗切齿齿距的0.7倍,校准齿齿距与精切齿齿距相同。
第三节 孔加工复合刀具
三、孔加工复合刀具设计要点
孔复合刀具各个刀具的刀刃形状、几何参数、刀齿数、切削锥
部的长度及配合直径 等参数可参照标准刀具来确定。
根据复合刀具的结构和应用,应考虑的设计要点: 合理选择刀具材料、正确选择结构形式、保证可靠的容屑和排
屑、保证良好的导向、正确确定刀具工作长度。
第三节 孔加工复合刀具
拉 刀 设 计
头部 —— 拉刀的夹持部分,传递动力。 颈部 —— 头部与过渡锥的连接部分。便于夹头夹住拉刀头部。
过渡锥 —— 易于拉刀前导部进入工件孔,并对准中心。
前导部 —— 引导工件,防止拉刀进入工件孔后发生歪斜。
第 二 节
拉 刀 设 计
切削齿 —— 担负切削工作。
校准齿 ——刀齿直径相同,大小等于工件拉削后孔的直径。
3.拉刀切削部分主要结构参数
fz —— 齿升量,即切削部的前、后刀齿高度差。
p —— 齿距,即两相邻刀齿之间的轴向距离。
h —— 容屑槽深度,从顶刃到容屑槽底之间的距离。 ba —— 刃带宽度,用于控制刀齿直径,增加刀齿前刀面的重 磨次数,提高拉刀使用寿命及拉削过程的稳定性。
第 二 节
拉 刀 设 计
(1)成形式拉削 拉刀每个刀齿的轮廓与零件最终加工表面形 状相似,尺寸不同,切削齿的高度逐渐向后递增。
拉削时工件上的余量被一层一层地切去,由最后一个刀齿切
出所要求的尺寸。再经校准齿修光校准,达到零件预定的尺寸精 度及表面粗糙度。
第 二 节
① 成形式拉削的优点和缺点
拉 刀 设 计
◆ 能获得较高的工件加工表面精度;加工平面和圆孔的拉刀 齿形简单,制造容易。 ◆ 分屑槽与切削刃交界处呈尖角,其散热条 件差,刀齿磨损较快。 ◆ 分屑槽使切屑表面形成一条加强筋,卷 屑困难,需加大容屑空间。则每个刀齿切除的
第 二 节
拉 刀 设 计
二、拉刀的种类和应用范围 1.按加工工件表面的不同分为:内拉刀和外拉刀
内拉刀 有圆孔拉刀、花键拉刀、方孔拉刀和键槽拉刀。 (1)圆孔拉刀 其刀齿做成和被加工的孔形相同。
第 二 节
拉 刀 设 计
(2)键槽拉刀 用于加工圆孔中的键槽。键槽拉刀做成扁平体
结构,工作时由导向套的矩形槽定位,以保证键槽和孔的相对位臵。
第 二 节
(9) 确定拉刀齿数和直径
拉 刀 设 计
拉刀齿数:根据已确定的拉削余量,粗切齿齿升量,按公式估算。目的是为了估算拉 刀长度。 拉刀切削齿的确定齿数要通过对刀齿直径排表来确定。 各刀齿直径:第一个粗切齿直径等于预制孔的最小直径。其余粗切齿直径为前一刀齿 直径加上两倍齿升量。过渡齿齿升量逐步减少。最后一个精切齿直径与校准齿直 径相同。校准齿无齿升量,各齿直径均相同。
不变。
第 二 节
(5)确定齿升量fz
拉 刀 设 计
齿升量越大,所需的刀齿数越少,拉刀长度缩短,拉刀制造成 本降低,生产效率也可提高。但齿升量过大,拉刀会因强度不够 而拉断,并且拉削表面质量也不易保证。 粗切齿 :齿升量较大,切除80%余量材料。 精切齿:齿升量较小,保证加工精度和表面质量,但由于存在
第 二 节 拉 刀 设 计
刀齿
工件切削层
图中:第1、2 齿的直径相同,但切削刃位臵相互错开,分别 切除工件上同一层金属的 4、5 部分。 余下的残留金属6 由同一组的刀齿3切除,该刀齿不需要圆弧
分屑槽。为避免形成整圈金属,其直径应比同组1、2刀齿的直径
小0.02 ~ 0.05mm。因此,分块式拉削也称为轮切式拉削。
2.按结构形式分类 整体式复合刀具 装配式复合刀具
3.按组成单个刀具的数目分类 两阶复合刀具 三阶复合刀具
第三节 孔加工复合刀具
二、孔加工复合刀具的应用与优点
孔加工复合刀具广泛应用于组合机床及自动线上。
1.生产效率高
能使机动时间重合,能减少(换刀等)辅助时间。
2.加工精度高 能保证工件加工表面之间较高的位臵精度,能减少工件和夹 具的安装、定位误差。 3.加工成本低 使工序集中,减少机床或工位数量。 4.加工范围广
左右金属层,刀齿3与刀齿2一样交错切削,直至粗切余量切完。 (2)精切齿采取成形式结构 如图拉刀的4、5、6为精切齿,分别切除7、8、9金属层。
第 二 节
五、圆孔拉刀设计
拉 刀 设 计
设计内容:工作部分和非工作部分的结构参数设计;拉刀强 度和拉床拉力校验;绘制拉刀工作图等。 1.工作部分设计 (1)确定拉削方式:组合式 (2)确定拉削余量A 原则:在保证去除前道工序的加工误差和表面破坏层的 前提下,尽量选用小的拉削余量,以缩短拉刀长度。 采用 经验公式法和查表法。 预制孔为钻孔或扩孔: A 0.05Dm (0.1-0.2) L0 预制孔为镗孔或铰孔: A 0.05Dm (0.05-0.1 ) L0
只切除工件弹性恢复量,起校准、修光和备用齿作用。 后导部 —— 用于保证拉刀工作结束之前,离开工件时拉刀的 正确位臵,防止工件下垂而损伤已加工表面及拉刀刀齿。
第 二 节
拉 刀 设 计
2.拉刀切削部分几何参数
0 —— 前角
0 —— 后角
r —— 主偏角

' —— r
副偏角
第 二 节
拉 刀 设 计
第 二 节
(7)确定容屑槽形状和尺寸
拉 刀 设 计
常用容屑槽形状:
直线齿背容屑槽:容屑空间小,形状简单,制造容易 曲线齿背容屑槽:容屑空间大,易切屑卷曲,深槽或P较小用 齿形容屑槽:容屑空间大,拉削长度大的工件
第 二 节
(8) 设计分屑槽
拉 刀 设 计
分屑槽作用:宽切屑切割成窄切屑,便于切屑卷曲、容纳和清除。 位置和形状:拉刀前后刀齿上的分屑槽交错磨出,有圆弧形和角度形两种形状。 设计分屑槽注意问题: 1)分屑槽的深度必须大于齿升量。 2)分屑槽两侧刃上须具有足够大的后角。 3)分屑槽数保证切屑宽度不太大,切屑易卷曲。为便于测量直径,常取偶数。 4)拉刀最后一个精切齿不作分屑槽,拉削铸铁等脆性材料可不作分屑槽。
2.拉刀其它部分设计
(1) 头部 已标准化。
(2) 颈部与过渡锥部
应保证拉刀第一个刀齿尚未进入 工件之前,拉刀头部能被拉床的夹头夹住。
第 二 节
拉 刀 设 计
(3)前导部、后导部和尾部 前导部直径的基本尺寸应等于拉削前预制孔的最小直径。长度一般等于工件拉削 孔长度。 后导部直径的基本尺寸等于拉削后孔的最小直径。长度可取为工件长度的 1/2~2/3, 但不得小于20mm。 尾部长度一般取为拉削后孔径的0.5~0.7倍,直径等于护送托架衬套孔径。 (4) 拉刀总长度 拉刀总长度受到拉床允许的最大行程、拉刀刚度、拉刀生产工艺水平、热处理设 备等因素的限制,一般不超过表5-16所规定的数值。否则,需修改设计或改为两把以 上的成套拉刀。
切屑很薄,需较多的刀齿来切完余量。故成形
式拉刀较长,耗费刀材,拉削生产率较低。 ◆ 刀齿的轮廓形状需要和最终工件的孔形相似,除圆孔拉刀 其它孔形拉刀制造困难。
第 二 节
பைடு நூலகம்
拉 刀 设 计
(2)渐成式拉削 拉刀刀齿的廓形与工件最终表面形状完全不 同,工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成。 如图所示
注意: 一般键槽拉刀的刀体制成与键槽等宽,如果键槽宽度 很小拉刀强度不够,可加宽刀体。
第 二 节
拉 刀 设 计
外拉刀 有平面拉刀、成形拉刀及齿轮拉刀等。 平面拉刀 成形拉刀 齿轮拉刀
第 二 节
拉 刀 设 计
2.按拉刀结构型式分为:整体式和组合式 整体式 主要用于中、小型尺寸的高速钢拉刀。
组合式 主要用于大尺寸和硬质合金拉刀。利于节省 贵重刀具材料、更换刀齿及延长拉刀的使用寿命。 如:发动机生产线上拉削“柴油机”缸体外
第 二 节
拉 刀 设 计
第 二 节
拉 刀 设 计
一、拉刀的用途及拉削特点
拉刀是一种多齿刀具,从头部向尾部方向的刀齿齿升量是逐 渐增加的。通过拉刀与工件之间的相对直线运动,一层层地从工 件上切下多余金属。 拉刀 工件 夹具 工 件 拉 刀 拉削时,可以是工件固定不动,拉刀作直线主运动。也有采取 将工件装在连续运动的链式传送带的随行夹具上作直线主运动。
第 二 节
1.拉刀的用途
拉 刀 设 计
拉削加工方法应用广泛,如下图所示。
第 二 节
2.拉削特点
(1)生产率高
拉 刀 设 计
拉刀同时切削的刀齿多,一次行程完成可粗-半精-精加工 。 (2)拉削后工件精度与表面质量高
拉削速度较低,每个刀齿的切削厚度小,拉削平稳。
(3)拉刀耐用度高 拉削速度低,切削温度低,每个刀齿实际切削的时间短。 (4)拉削加工应用范围广 可加工各种形状的通孔及没有障碍的外表面。 (5)拉削运动简单 拉削只有直线主运动,进给运动靠相邻刀齿的齿升量完成。
第三节 孔加工复合刀具
孔加工复合刀具 指由两把单个孔加工刀具结合在一个刀体上
形成的专用刀具。
复合钻
一、孔加工复合刀具的分类
1.按工艺类型分类
同类工艺复合刀具
钻 -扩 -锪
不同类工艺复合刀具
(a) 钻扩复合(b) 钻铰复合 (c) 钻攻复合 (b)复合扩 (c)复合铰 (d) 复合丝锥
第三节 孔加工复合刀具
第 二 节 拉 刀 设 计
分块式拉削方式的优点和缺点
优点:切削刃的圆弧长度(即切削宽度)较短,允许的切削 厚度较大,故拉刀长度缩短。 缺点:因拉削厚度大,故拉削后的工件表面质量稍差。
第 二 节 拉 刀 设 计
3.组合式拉削方式
组合式拉削 将拉刀的粗切齿采用分块式(轮切式)结构,精 切齿采用成形式结构。
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