第五章 拉刀

图5-2各种内拉刀和外拉刀 a)圆拉刀 b)花键拉刀 c)四方拉刀 d)键槽拉刀e)外平面拉刀
图5-3 拉削加工的 各种内外表面
（2）按拉刀构造不同，可分为：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，这样不仅可以节省贵重的刀具材料， 而且当拉刀刀齿磨损或破损后，能够更换，延长拉刀的使用寿命。
2.拉刀的种类和用途
（1）按加工表面的不同，可分为：内拉刀和外拉刀
•内拉刀用于加工工件内表面，其拉刀名称一般都有被加工孔的形状来确定，如圆孔拉 刀、 四、六方拉刀、键槽拉刀、花键拉刀等。内拉刀还可以加工螺旋内花键，内齿轮。 内拉刀可加工的孔径通常为10~120mm，在特殊情况下可加工到5~400mm，拉削的槽 宽一般为3~100mm，孔的长度一般不超过直径的3倍，特殊情况下可达到2m。 •外拉刀加工外表面的拉刀，如平面、成型表面、槽纹、汽轮机中的复杂榫槽和榫头以 代替这些零件的铣、刨、磨等加工，特别适用与汽车、摩托车、拖拉机等大批量生产中 的某些零件表面。
第三节 圆孔拉刀的设计
拉刀设计主要内容：
工作部分和非工作部分结构参数设计；拉刀强度和拉床拉力校验；绘制拉刀工作图
1）工作部分设计
1.确定拉削余量A 由下列经验公式：
A d 当拉前孔为钻孔或扩孔时： 0.005 m (0.1 ～ 0.2) Lmm 当拉前孔为镗孔或粗铰孔时： 0.005Dm (0.05 0.1) L mm A ～ 当拉前孔dw和拉后孔dm已时： A dm max - dw min mm
AⅡ--过渡齿的拉削余量 AⅢ--精切齿的拉削余量 上式中，等号右边加1，是因为第一个粗切齿的直径一般与前导部的直径 相同，即无齿升量。这是为了避免第一个切削齿因拉削余量不均匀或 金属内含有杂质而承受过大的偶然负荷。
4.刀齿直径
5.几何参数选择 1）前角γ0：根据加工材料性能选取，对于强度或硬 度高的材料，前角易小。一般取10－150 具体数 值见表5-1
第二节拉刀的结构及，但其组成部分基本上相同，以圆孔拉刀为例 来说明拉刀的结构。
（柄部）
图5-7 圆孔拉刀的结构
圆孔拉刀由工作部分和非工作部分组成 1）非工作部分包括下列几部分
• (1) 头部（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 头都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)。 • (3) 过渡部分 颈部与前导部分之间的锥度部分，起对准中心的作用； 使拉刀易于进入工件孔。 • (4) 前导部 用于引导拉刀的切削齿正确地进入工件孔，防止刀具进 入工件孔后发生歪斜，同时还可以检查预加工孔尺寸是否过小，以免 拉刀的第一个刀齿负荷过重而损坏。 • (5) 后导部 用于保证拉刀最后的正确位臵，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。 • (6) 尾部 用于支撑拉刀，防止其下垂而影响加工质量和损坏刀齿。 只有拉刀既长又重才需要。
同廓式是指各齿的廓形与加工表面的最终廓形相似，最终廓形是由最后 一个切削齿拉削形成的。这种拉削方式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
图5-8 同廓拉削拉方式
渐成式是指加工表面最终廓形又是各齿拉削后衔接形成的。即由各 刀齿的副切削刃逐渐切成，对于复杂形状的工件，拉刀制造却不太复杂。
但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。
图5-9 渐成式拉削拉方式
2）分块式拉削方式
这种拉削方式，工件上的每一层金属不是由一个刀齿切去， 而是将加工余量分段由几个刀齿先后切去。如图5-10所示 的拉刀有四组切削刀齿。每组中包含两个相同的切削刀齿， 它们先后切除同一层金属的黑白两部分余量。
表5-1 拉刀前角
2）后角α0：根据切削原理中后角的选择原则，应取较大的后角。但后 角过大，刀齿直径减少，拉刀寿命降低。 3）刃带宽度ba：刃带的作用是为了制造拉刀时便于测量刀齿直径和拉削 时起支撑作用，重磨后又能保持直径不变。但刃带不宜太宽，以免增 加摩擦而得到粗糙的加工表面。
表5-2 拉刀后角和刃带（mm）
L
ze
L 1 p
Ze仅取整数部分 过渡齿的齿距PⅡ ： PⅡ=P 精切齿的齿距PⅢ ： 当P＞10mm时， PⅢ =(0.6-0.8)P 当P≤10mm时， PⅢ =P（便于制造）
7.容屑槽
• 拉刀的容屑槽应能保证容纳切下的全部切屑和切屑的自由卷曲，并应 保证刀齿有足够的强度和一定的重磨次数。常用的容屑槽形状有直线 齿背型，圆弧齿背型及直线加长齿背型三种，如图5-13所示。 1）直线齿背式 制造简单，容易制造，主要适用于拉削脆性材料及一般的钢料。 2）圆弧齿背式 这种槽形有前刀面和两个圆弧组成，有利于卷屑，主要适用于拉削塑性 材料和组合式拉刀上。 3）直线加长弧式 制造较易，容屑空间大，主要适用于拉削深孔和拉削余量多的分块式拉 刀上
图5-4 装配式拉刀和镶齿平面拉刀
a)装配式拉刀 b)镶齿平面拉刀
（3）按受力方式，可分为：
拉刀和推刀
在拉伸状态下工作 在受压状态下工作 推刀的工作部分与拉刀相似，但齿数少，长度短， 制造比较容易。主要用于精铰孔或校准热处理后 （硬度小于45HRC）变形的孔。
用于加工余 量较小的内 表面或修整 热处理后的 变形量
齿升量的确定原则：（齿升量应根据工件材质和拉刀的类型确定） • 1）粗切齿齿升量fzⅠ 为了缩短拉刀长度，应该尽量加大，但一般不 可超过0.15mm，每个齿的齿升量af相等，切去整个拉削余量的80%左 右。 • 2）精切齿齿升量fzⅢ 精切齿的齿升量最小，按拉削表面质量要求选 取，一般取0.005～0.025mm
图5-10 分块式拉削方式
分块式拉削方式的优点是每个切削刀齿上参 加工作的切削刃宽度较小，切削厚度比分 层式拉削方式大两倍以上，因而单位切削 力小；同时，虽然每层金属要有一组切削 刀齿去切除，但应切削厚度大，所以在相 同的较大拉削余量下，按分块式拉削方式 设计的拉刀所需的刀齿总数减少了很多， 这样，拉刀长度可以大大缩短，不但节省 了贵重的刀具材料，而且大大提高了生产 率；这种刀具还可以加工带有硬皮的锻铸 件。但是，这样的拉刀结构较复杂，制造 困难，拉削后的工件表面也比较粗糙。
第五章
拉刀
主要内容
1 2
3 4
拉倒的种类和用途 拉刀的结构及拉削方式 圆孔拉刀的设计
花键拉刀的结构特点
拉刀的合理选用
5
第一节
1.拉削特点
拉倒的种类和用途
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工件 上切下金属(图5-1 )，以获得较高精度和较好的表面质量。
(3)拉刀耐用度高 由于拉削速度小，切削温度低，刀具磨损慢，因此拉刀的 耐用度较高. (4)拉削加工应用范围广
拉刀可以加工出各种形状的通孔及没有障碍的外表面有些 其他切削加工方法难于完成的加工表面，可以采用拉削加 工完成. (5)拉床结构简单
拉削一般只有主运动，进给运动靠拉刀切削部分的齿升量 来完成,因此拉床结构简单，操作也方便。
L─拉削长度，mm Dm max─拉后孔的最大直径，mm Dm min─拉前孔的最小直径，mm 图5- 12 圆孔拉削 余量
2.确定齿升量fz
拉刀的齿升量fz是指相邻两个刀齿(或者是两组刀齿)的半径差。拉刀齿升 量 fz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fz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fz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。
3.综合式拉削方式
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。 如图5-11所示粗切齿采取不分组的分块式拉刀结构， 即第一个刀齿分段地切去第一层金属的一半左 右，第二个刀齿比第一个刀齿高出一个齿升量， 除了切去第二层金属的一半左右外，还切去第 一个刀齿留下的第一层金属的一半左右，因此， 其切削厚度比第一刀齿的切削厚度大一倍。后 面的刀齿都 以同样顺序交错切削，起到把粗切 余量切完为止。第五齿和第六刀齿就按分层拉 削工作，但第五刀齿不仅要切除本圈的金属层， 还要切除第四圈中剩下的一半。精切刀齿齿升 量较小，校正齿无升量。
（a） （b）
图5-5 拉刀和推刀的工作方式 a)拉刀 b)推刀
（4）链式连续拉削： 普通拉削时，工件不运动，拉刀作主运动。为了提高生产 率和实现自动化生产，出现了链式连续拉削方式。如图56所示。图中拉刀固定不动，被加工工件装在连续运动的 链式传送带的随行夹具上作主运动，从而实现连续拉削方 式。这种拉削方式已在汽车制造业中得到应用。
6.齿距
齿距是相邻两刀齿间的轴向距离，确定齿距大小时，应考虑 拉削的平稳性及足够的容屑空间，一般有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 ～1.8) L--拉削长度（mm） P--粗切齿的齿距 计算出的齿距就取接近的标准值（mm） P确定后，最大同时工作齿数Ze用下式计算：
• 3）过渡齿齿升量fzⅡ 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。
• 4）校准齿齿升量一般取0。是最好起修光和校准拉削表面作用。
3.切削齿的齿数
齿一般取4－8；精切齿齿数3－7，校准齿齿数为5－10；粗切齿的的齿 数根据拉削余量与齿升量来决定，采用下式计算：
2）工作部分包括下列几部分
• (1) 切削部 担负切削工作，切除工件上全部的拉削余量，由粗切齿、 过渡齿和精切齿组成。 • (2) 校准部 用以校正孔径、修光孔壁，以提高孔的加工精度和表面 质量，也可以作精切齿的后备齿。
2.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“拉削图形”，拉削图形 又叫拉削方式。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。 • 拉削图形基本上分为分为分层式，分块式及综合 式三大类。
图5-11 综合拉削图形 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 1-第一刀齿；2-第二刀齿；3-第三刀齿； 刀长度，提高了生产率，又能获得较好的加工 4-第四刀齿；5-第五刀齿；6-第六刀齿 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。
图5-1 拉削的过程 1-工件；2-拉刀
• 拉削加工与其他切削加工方法相比较，具有以下特点：
(1)生产率高 由于拉刀是多齿刀具，同时参加工作的刀齿多(如图5-1所 示为三个)，切削刃总长度大，一次行程能够完成粗—半 精—精加工，因此生产率很高，尤其是加工形状特殊的内、 外表面工件时，效果尤为显著。 (2)拉后工件精度与表面质量高 由于拉削速度比较低(目前一般不超过0.30m／s)，拉削平 稳，切削厚度薄(一般精切齿的切削厚度为0· 005 ～ 0.015mm)，因此可加工出精度为IT7～8，表面粗糙度 Ra3.2～0.5的工件，若拉刀尾部装有浮动挤压环,则可达 Ra0.4 ∽0.2.
图5-6 链式传送带连续拉削
• 为了提高拉削的生产率，近年来高速拉削 已逐渐采用。高速拉削所用机床应有足够 的刚度和运动精度，应有较大的速度范围 (v=1～50m／min)。试验表明，高速拉削不 仅提高了拉削生产率，同时也改善了工件 的表面质量，提高了刀具耐用度。采用硬 质合金机夹拉刀进行高速拉削，已在汽车 工业加工缸体中得到应用，拉削速度为 25～35m／min。
1）分层式拉削方式
• 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。 • 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同廓式和渐成式两种。