矩形花键拉刀的设计

矩形花键拉刀的设计

2.1前言

拉刀上有很多刀齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿（或前一组刀齿），所以当拉刀作直线运动时（对某些拉刀来说则是旋转运动），便能依次地从工件上切下很薄的金属层。

所以拉刀具有以下优点：加工质量好，生产效率高，使用寿命长，而且拉床结构简单。但拉刀结构复杂，制造麻烦，价格也比较高，一般是专用刀具，因而多用于大量和批量生产的精加工。

拉刀按加工表面的不同，可分为加工圆形、方形、多边形、花键槽、键槽等通孔的内拉刀和加工平面、燕尾槽、燕尾头等外表面的外拉刀。按结构的不同，可分为整体式拉刀和装配式拉刀。

2.2选定刀具类型和材料的依据

1选择刀具类型：

采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度l=B×n×Zi，其中B 为键宽，n为键数，Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。

2正确选择刀具材料：

刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。

拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，根据《刀具课程设计指导书》表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。

2.3 刀具结构参数及各部分功用

1拉刀的结构

图1

表1 代号名称功用

1 柄部夹持拉刀，传递动力

2 颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及规格等标记一般打在颈部。

3 过度锥颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工件孔中。

4 前导部起引导拉刀切削部进入工件的作用，

5 切削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。

6 校准部起刮光、校准作用，提高工件表面光洁度及精度，并作为切削部的后备部。

7 后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，防止在拉刀即将离开工件时因工件下垂而损坏工件已加工表面及刀齿。

8 尾部支持拉刀使之不下垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。

2 切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式 3拉削余量：对于花键孔A=De-Do

4拉刀刀齿结构：

2.4 拉刀几何参数的选择和设计

1：选择拉刀材料：18W 4r C V

2:拟订拉削余量切除顺序和拉削方式

拉削余量切除顺序为：键测与大径——小径，拉刀切削齿的顺序是：花键齿——圆形齿。实际采用分层拉削渐成式。

后面用d 、h 和y 表示角齿、花键齿和圆形齿；用c 、g 、j 和x 表示粗切、过度、精切和校准齿；用w 和m 表示工件预制孔和拉削孔。 3：选择切削齿几何参数

前脚：0γ=20°，精切齿与校准齿倒棱前脚0t γ=20° 后脚：粗切齿：0α=2°30′+1° 1a b =0.10 精确齿：0α=2°+30′1a b =0.15

校准齿：0α=1°+30′1a b =0.2

4：确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿

查表4—16（《刀具课程设计指导书》）得，花键齿、圆形齿的扩张量均为4um ，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为 hx d =34.10-0.004=34.096mm ； yx d =28.021-0.002=28.0019mm ；

5：计算切削余量； 按表4-1（《刀具课程设计指导书》）计算圆形拉削余量为1mm ，预制孔径为27mm ，

实际拉削余量 y A =28.0019-27=1.0019mm

花键余量 h A =34.096-(29.898 -0.1)=4.298 mm 6:选择齿升量； 查表4-4（《刀具课程设计指导书》） 选择为 花键齿：fh a =0.050mm （矩形花键拉刀栏） 7：设计容屑槽 ⑴ 齿距计算 查表4-7

g p j p =x p =(0.6~0.8)p=6mm ⑵选择容屑槽 查表4-8

采用曲线槽，粗切齿用深槽，h=3mm, 精切齿用基本槽 h=2.5mm

（3）校验容屑系数：查表4-9得，容屑系数K=3 （4）校验同时工作齿数 查表4-7得l/p=30/8=3.8

所以：min e z =4 max e z =4+1=5，满足3≤e z ≤8的校验条件 8：花键齿截形设计

花键齿键宽h B 按下列式子计算 max h B =max B -b δ

min h B =max h B -b ∆

式中，max B 为花键键槽宽最大极限尺寸；b δ为拉削扩张量（查表得b δ=0.004mm ）；

b ∆为拉刀键齿制造公差带宽，为保证键赤耐用度高，b ∆应在制造范围内取最小

值，这里取

b ∆=0.010mm 。则

max h B =7.036-0.004=7.032mm min h B =7.032-0.010=7.022mm

拉刀键齿侧面应制出r K =0°的修光刃f ，其下应磨出侧隙角1°30′。（工厂常在齿高为1.25mm 及以下的刀齿上磨侧隙。） 9：确定分屑槽参数

除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨制三角形分屑槽（表

4-13）。由于在每个圆形齿上都存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。 10：选择拉刀前柄

按表4-17选择Ⅱ型——A 无周向定位面的圆柱形前柄，

公称尺寸1d =25mm 卡爪底径2d =19mm

11：校验拉刀强度

通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力（表4-20、4-21和4-22） w a ∑=z(max h B +2f)=6*(7.032+2*0.5)mm=48.192mm max F =z F ′w a ∑01234k k k k k *310-=98.55KN

拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力 max min max //(/F A F σπ==4×229）=0.2GP

[]σσ<(表4-25)，拉刀强度校验合格

12：确定拉刀齿数及每齿直径

1）花键齿齿数 初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.04，0.03，0.02，

0.01，0.005mm, 逐步递减，共切除余量 A``=0.21mm 。花键粗切齿齿数