第九章 拉刀

每个刀齿的前角、后角以及后角上的刃带宽度。 拉削长度L、切削厚度hD和切削宽度bD。
6、校准部
校准齿没有齿升量和分屑槽。为了方便制造，校准齿的 前角、齿距与齿形均可以做成精切齿相同。 刃磨：第一个切削齿到最后一个精切齿。最后一个精切 齿重磨后直径减小，第一个校准齿自动变成最后一个精 切齿。
理论上校准齿直径等于被拉削后孔的最大直径dmmax。 拉削后孔径发生扩张或收缩，实际校准齿直径
足够的卷屑空间，使切屑自由卷曲； 刀齿具有足够的强度； 便于制造。
容屑槽形式:
一般根据槽深h和齿距P选择容屑槽。 直线齿背型，槽底有圆弧：槽 形简单，容易制造。拉削脆性 材料和分层式拉削拉刀上。 圆弧齿背型，曲线槽形，两个 圆弧：容屑空间比较大。拉削塑 性材料和综合拉削的拉刀上。 直线加长齿背型，槽底为直线： 容屑空间增大，容易制造，用 于分块拉削拉刀上。
5、拉刀强度与拉床拉力的校验
(3) 拉削力的计算 普通拉削式圆孔拉刀的最大拉削力 综合拉削式圆孔拉刀的最大拉削力
Fmax Fz ' π d m Ze
圆孔拉刀的最大拉削力
π dm Fmax Fz ' Ze 2 Fmax Fc ' bD max Ze K
Fz’---拉刀切削刃单位长度上的拉削力， dm---拉削后孔的公称直径，
2 分块式
拉刀的切削部分是由若干组刀齿组成。齿组间有较 大的齿升量。 每个齿组中有3个刀齿，前两个刀齿交错分布，分别 切除1、2位置处的余量，最后一圆形齿起修光作用。
分块拉削方式的特点
每个切削刃刀齿上参加工作的切削刃宽度较小，单 位切削力小，切削厚度可以是普通拉削方式两倍以上。 在相同的拉削余量时，
4、齿距、容屑槽和分屑槽
齿距：相邻两个刀齿间的轴向距离。
粗切齿和过渡齿的齿距，可由经验公式确定：
P (1.25 ~ 1.8) L
L：拉削长度。分层拉削方式时，1.25~1.5；分块拉削
方式时，1.45~1.8。 P >10mm P精＝(0.6～0.8)P P <=10mm P精＝P 方便制造
容屑槽要求
h 1.13 K L hD 0.781 h 2 f z hD KL
设计容屑槽步骤： 求出 h 1.13 K L hD 弧r的尺寸。
K：容屑系数，分块拉削式 K=2~3.5； L:拉削长度。
P (1.25 ~ 1.8) L
然后，在容屑槽标准中确定槽的齿宽g、齿背圆弧R、槽底圆
刀齿总数减少，拉刀
长度缩短，可以提高 生产率。 结构复杂，制造困难， 拉削后表面质量较差。
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。

既缩短了拉刀长度，
提高生产效率，又能 获得较好的工件表面 质量。
1、2、3、4—粗切齿， 5、6—精切齿
切削方式小结

分层式
同廓分层式齿升量较小，拉削质量
渐成式 刀齿廓形与被拉削表面的形状不同，最后加工
表面 由许多切削刃先后切出、连接起来。
如图所示，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。
优点：复杂形状的工件，拉刀制造却不太复杂。 缺点：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。
检验最大同时工作齿数Ze • 容屑空间检验
L Ze = +1 3 P
若Ze<3，将若干零件叠夹拉削，或减小齿距P。 在拉刀假定进给平面中，一个刀齿的容屑槽的有效面积A
应大于该刀齿切下的金属层面积AD：
A＝K×AD
K＝2~3.5
5、拉刀强度与拉床拉力的校验 A K A D
2 h h A 4 2 AD bD hD LhD Lf z 2
二、拉削方式
定义：拉刀从工件表面切除加工余量的方式。
1、分层式
每层加工余量各由一个刀齿切除。(加工余
量被一层一层地切去)
同廓式 每一个刀齿都按照 工件的相似廓形切下一层金
属，最后一个切削齿形成工 件上的被加工表面。
特点：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。
9.1
拉刀种类与用途
1、按照加工表面不同分类
圆拉刀
花键拉刀
四方拉刀
键槽
外平面拉刀
1-圆孔 2-方孔 3-长方孔 4-鼓形孔 5-三角孔 6-六角孔 7-键槽 8-花键槽 9-相互垂直平面 10-齿纹孔 11-多边形孔
12-棘爪孔
13-内齿轮孔
14-外齿轮
15-成形表面
2、按照结构不同分类
整体式、焊接式、装配式和镶齿式
9.2
拉刀的组成与拉削方式
一、拉刀的组成部分
1、前柄部-l1 拉刀装夹在机床主轴部分，用于传递动力。 2、颈部-l2 柄部与过渡锥之间的连接部分，也是打标记
的地方，其长度与机床结构有关。
颈部长度计算： l2 ≥ m + B - l3
m-拉床夹头与拉床床壁的 间隙，m=10~20mm； B-拉床床壁和法兰厚度 l3-过渡锥长度，10、15、 20mm
分屑槽作用：减小切屑宽度，方便切屑容纳在容屑槽中。
弧形分屑槽：拉削宽度小，槽转角 处强度高，散热快。
适用于分块拉削刀齿上。
角度槽和直形槽： 槽数多，制造容易， 适用于分层拉削刀 齿。槽底与后刀面 平行或与拉刀轴线 成O＋2。 分屑槽深度大于齿 升量， 校准齿没有 分屑槽。
(二) 非工作部分组成
校准齿DIV＝dwmax，dwmax为预制孔的最大极限尺寸。 切削部长度
L切＝z粗×p+z过×p过+z精×p精
3、几何参数
(1) 前角o 按照被加工材料不同，o=10°~15°；
(2) 后角o 普通钢和铸 铁切削齿的o =2.5°~4°；校准齿 o =0.5°~1°；
(3) 刃带后角b1和宽度b 刀齿上刃带支撑拉刀平稳工作，保持重磨后直径 不变和方便检测直径尺寸。 一般取b1＝0°， 粗切齿b=0~0.05mm，精切齿0.1~0.15mm，校准齿 0.3~0.5mm。
基本要求： （1）掌握拉刀的种类与用途； （2）掌握拉刀的组成与拉削方式； （3）明确拉刀的合理使用方法；
拉削加工：利用拉刀上刀齿尺寸的变化来切除加工余量。
拉削过程是用拉刀进行的，它是靠拉刀的后一个(或 一组)刀齿高于前一个(或一组)刀齿，一层一层地切除余 量，以获得所需要的加工表面。 精度：IT8~IT7，表面粗糙度Ra3.2~0.5m。
3、过渡锥-l3 中心的作用。
过渡锥便于拉刀进入工件孔中，起对准
4、前导部- l4
前导部用于导向，防止拉刀进入工件孔后
l4 ＝拉削孔长度L。
发生歪斜，可检查拉削前孔径尺寸是否符合要求。
d前倒部＝拉削前孔的最小直径dwmin
5、切削部- l5 齿升量 -fz 切削层尺寸
担负切除工件。 相邻刀齿半径差，决定每齿切除的金属层。
整体式拉刀
装配式拉刀（加工内齿轮）：加工大尺寸、复杂形状的表面。
2、按照结构不同分类
硬质合金镶齿平面拉刀------加工平面
3、按照使用方法分类：拉刀、推刀和旋转拉刀
推刀：在推力作用下工作。 应用：校正硬度<HRC45，变形量<0.1mm的已加工孔。（用
于加工余量较小的内表面或修整热处理后的变形量）。 特点：齿数较少、长度短，前、后柄部较为简单。 旋转拉刀：在转矩作用通过旋转运动而切削工件的。
的拉削余量。z粗按照“入”原则取整数。
2、各刀齿直径的确定的方法
第一个切齿直径DI 1取决于预制孔表面质量，若仅仅起光 整作用，可以没有齿升量：DI 1=dwmin。 若表面较为光洁：
DI 1 d wmin (1 ~ 0.5) f zI
dwmin为预制孔的最小极限尺寸。其余各刀刀齿Dx：
Dx Dx -1 2 f Zx
拉削加工的特点：
(1) 拉削运动简单：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 ：拉刀是多齿刀具，一次行程能完成粗、半精及 精加工。 (4) 拉刀耐用度高，使用寿命长 ：拉削速度较低，且每齿时间 参与切削的时间很短，因此拉刀磨损慢，使用寿命长，同时，拉 刀刀齿磨钝后，还可磨几次。 (5)制造成本高：拉刀结构复杂，制造成本高，多用于大量生产。
dO校＝dmmax±u
u为孔的扩张量或收缩量。（扩张时“-”，收缩时“+”）
6、校准部 校准部由几个直径相同的刀齿组成，起校准 和修光作用，以提高工件的加工精度----精切齿的后备齿。 拉刀总长度L＝(30~40)d0 d0----拉刀直径 7、后导部- l6 支承工件，保证拉削即将结束时拉刀与工 件的正确位置，防止工件下垂损坏已加工表面和刀齿。 8、后柄- l7 支撑拉刀，防止长而重的拉刀下垂，影响加 工质量和损坏的刀具。
A 0.005d 0.1 L m
A 0.005d 0.05 L m
A 0.005d 0.075 L m
dm：拉削后孔的公称直径，L：拉削孔的长度。
2、齿升量、齿数和刀齿直径
粗切齿齿升量fz 为缩短拉刀长度，尽量加大。拉削碳
钢时，直径小于50mm的孔，fz=0.03~0.06mm； 过渡齿齿升量fz 在fzI与fzIII间逐渐变化，使拉削平稳； 精切齿齿升量fz 按照拉削表面质量要求选择，
Ze---最大同时工作齿数。
Fc’---拉刀切削刃单位宽度上的拉削力。
拉应力小于或等于拉刀材料的许用应力
Fmax [ ] [σ ] Smin
[]：拉刀材料的许用应力。
高速钢(W18Cr4V)：[]=343~392MPa；
切削部为高速钢，柄部和颈部是合金钢(40Cr)的拉刀： []=245MPa。 危险截面：柄部、颈部、第一个切削齿的容屑槽。 圆孔拉刀的最大拉削力 Fmax Fc ' bD max Ze K 可减少齿升量或加大齿距以减少拉削力Fmax。
图9-10 拉刀非工作部分组成及作用 a) 拉削起始位置 b) 拉削终了位置 1—柄部 2—拉床夹头 3—颈部 4—床壁 5—衬套 6—过渡锥 7—前导部 8—工件 9—后导部 10—后柄 11—承托柄
三、拉刀的校验
(1) 同时工作齿数的检验
齿距P 影响刀齿在拉削长度L内同时工作的齿数Ze，为确
保拉削平稳，Ze=3~8。
高，拉刀较长；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
齿升量大，适宜拉削大尺寸、大余
量表面，可以拉削毛坯面，拉刀的长度短，效 率高，不易提高拉削质量；

综合式
具有同廓式、分块式拉削优点，应
用于拉削余量大的圆孔。
9.3
圆孔拉刀的设计
准备工作（分析）：被拉削工件材料及其拉削要求；所用 拉床规格以及夹头结构；拉刀制造工艺及其设备。
综合式圆拉刀设计
(一) 拉刀工作部分设计： 1.确定齿升量、齿数和刀齿直径
2.选择几何参数
3.确定齿距、容屑槽和分屑槽 (二) 非工作部分组成 (三) 拉刀检验 1.同时工作齿数检验
2.容屑空ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ检验
3.拉刀强度检验
一、拉刀工作部分设计
1、拉削余量
确保将前道工序留下的加工误差和破坏层去除。 拉削余量：A＝dmmax-dwmin dmmax为拉削后孔的最大直径，dwmin为拉削前孔的最小直径。 拉削余量可以采用经验公式确定。 拉削前的孔是用钻头加工 拉削前的孔是用扩孔钻加工 拉削前的孔是用镗孔加工
fz= 0.01~0.02mm。
校准齿齿升量fzV=0 修光、校准拉削表面的作用
2、齿升量、齿数和刀齿直径
切削齿齿数计算
z切＝z粗+z过+z精
z过＝4~8, z精＝3~7，校准齿齿数z校=5~10。
z粗
A－( A过 A精 ) 2f I
A -总的拉削余量，A过 -过渡齿的拉削余量，A精 -精切齿