拉刀课件.ppt

孔加工刀具孔加工刀具孔加工刀具孔加工刀具 山西大同大学山西大同大学煤炭工程学院煤炭工程学院-机械系机械系-王晨升王晨升孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类与用途拉刀的种类与用途教教学学内内容容拉刀的合理使用和刃磨拉刀的合理使用和刃磨拉刀的组成与拉削方式拉刀的组成与拉削方式矩形花键拉刀的结构特点矩形花键拉刀的结构特点圆拉刀设计圆拉刀设计（一）（一）（二）（二）（三）（三）（四）（四）（五）（五）孔加工刀具孔加工刀具 拉削特点：拉削特点：拉削过程是用拉刀进行的，它是靠拉刀的后一个拉削过程是用拉刀进行的，它是靠拉刀的后一个(或一或一组组)刀齿高于前一个刀齿高于前一个(或一组或一组)刀齿，一层一层地切除余量，刀齿，一层一层地切除余量，以获得所需要的加工表面。以获得所需要的加工表面。孔加工刀具孔加工刀具拉刀按加工表面分为拉刀按加工表面分为内拉刀内拉刀和和外拉刀外拉刀；按结构不同分按结构不同分整体式、焊接式、装配式和镶齿式；整体式、焊接式、装配式和镶齿式；按拉削方式分按拉削方式分普通式、轮切式、及综合式普通式、轮切式、及综合式；按受力不同分按受力不同分拉刀拉刀、推刀推刀和和旋转拉刀旋转拉刀拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途硬质合金镶齿平面拉刀硬质合金镶齿平面拉刀孔加工刀具孔加工刀具 二、拉削表面形状二、拉削表面形状 拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具 三、拉床三、拉床 拉床按加工表面分为内拉床和外拉床；拉床按加工表面分为内拉床和外拉床；按布局分为卧式和立式两类。按布局分为卧式和立式两类。拉刀的种类及用途拉刀的种类及用途孔加工刀具孔加工刀具一、组成一、组成组成与拉削方式组成与拉削方式普通圆孔拉刀结构如下：普通圆孔拉刀结构如下：孔加工刀具孔加工刀具 组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具 普通圆孔拉刀结构参数如下：普通圆孔拉刀结构参数如下：齿升量fz:相邻刀齿半径差，用以达到每齿切除金属层前角0、后角0、刃带宽度b1拉削长度L、切削厚度hD和切削宽度bD组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具 拉刀切削部分要素拉刀切削部分要素：组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具o组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具二、拉削方式二、拉削方式分层式是每层加工余量各由一个刀齿切除，但根据工件表面最终轮廓的形成过程不同又可以分为同廓式与渐成式两种组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具同廓式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组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具渐成式渐成式是指加工表面最终廓形是又各齿拉削后衔接形成的。即由各刀齿的副切削刃逐渐切成组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具各组刀齿分别切削加工表面不同位置的加工余量，最后由一圆形齿修光。组成与拉削方式组成与拉削方式因此，切削厚度大，切削宽度小，刀齿数量可减少，拉刀长度可缩短，效率较高，表面粗糙度较大。分块式又称为轮切式，可以用三个刀齿为一组，交错排列，分别切去同一层金属的一部分，可以加大切削厚度，提高刀具使用寿命。另外，圆弧分屑槽也不会产生加强筋。采用圆弧形分屑槽，容易磨出槽底后角和侧刃后角，有利于减轻刀具磨损，提高刀具使用寿命。分块式拉削的已加工表面质量不如成形式好。孔加工刀具孔加工刀具：前部刀齿制作成单齿分块式，后面部分刀齿作成同廓分层式。粗切齿采用分块式拉削方式，精切齿采用成形式拉削方式，即追求高的生产效率，有追求好的表面质量。这就是所谓的综合式拉削方式。组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具组成与拉削方式组成与拉削方式孔加工刀具孔加工刀具拉刀设计主要内容：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；绘制拉刀工作图圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具一一、工作部分设计、工作部分设计 目前我国圆孔拉刀多采用综合式拉削，并已列为专业工具目前我国圆孔拉刀多采用综合式拉削，并已列为专业工具厂的产品厂的产品mmLDAm)2.01.0(005.0+=mmLDAm)1.005.0(005.0+=L拉削长度，拉削长度，mm；圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具2）已知拉前孔直径和拉后孔直径时 可用拉前孔的最小值与拉后孔的最大值来计算拉削余量。Dm max拉后孔的最大直径，mmDw min拉前孔的最小直径，mm3）拉削余量也可以查表确定mmDDAwm-minmax=圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具齿升量的确定原则：齿升量的确定原则：1）粗切齿齿升量fz1，为了缩短拉刀长度，应该尽量加大，使得各刀齿切除总余量的%60%80左右。2）精切齿齿升量fz，按拉削表面质量要求选取，一般 fz 0.010.02mm3）过渡齿齿升量fz在各齿上是变化的，变化规律在fz1与 fz之间递减。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。圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具拉刀上各齿齿数的确定拉刀上各齿齿数的确定.过渡齿一般取z=48；精切齿齿数z=37，校准齿齿数为z=510；粗切齿的确定采用公式计算IIIIIIfAAAZ2)(-1+=圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具各齿直径确定的方法各齿直径确定的方法圆孔拉刀第一个粗切齿不设齿升量，主要用来修正预加工孔的不确定性。因此，第一个粗切齿的直径应等于预加工孔的最小直径。其余粗切齿直径为前一刀齿直径加上2倍的齿升量。依此类推。最后一个精切齿的直径与校准齿的直径相同。过渡齿的齿升量逐步减少，直到接近或等于精切齿的齿升量。拉刀切削齿直径的排表方法是，先确定第一个粗切齿的直径和最后一个精切齿的直径再分别按向前向后的顺序逐齿确定其他切削齿直径。校准齿无齿升量，各齿直径相同。为了使拉刀有较高的使用寿命，校准齿直径应等于工件拉后孔允许的最大直径。考虑到拉削过后孔的直径可能产生扩张或收缩，所以，校准齿直径应当按照公式选取。具体一次拉削是会产生扩张还是收缩，主要取决于：拉削薄壁件和韧性大的金属材料时易产生收缩。受拉刀制造精度、拉刀长度、拉削条件等因素影响，一般拉削后孔会扩张。具体校准齿的直径还是应查手册确定。XZXXfDD21-+=圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具前角前角0：根据加工材料性能选取，其规律是材料的强度硬度低时前角选大些，切脆性材料前角选小些。一般取10150特殊情况：单面齿拉刀（键槽拉刀、平面拉刀、角度拉刀等）前角不超过15否则刀齿容易扎入圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具 后角0：拉削时切削厚度很小，按照切削原理后角的选择原则，应取较大后角。但由于内拉刀重磨前刀面，如后角取得大，刀齿直径就会减小的很快，拉刀使用寿命会显著缩短。因此，内拉刀切削齿后角都选得很小，校准齿后角比切削齿的更小，见表16.3 特殊情况：当拉削弹性大的材料时，为减小切削力，后角可取得较大些。外拉刀的后角可取大些。后角过大，刀齿直径，拉刀寿命圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具刃带后角b1刃带宽ba：拉刀各刀齿均留有刃带，以便于制造拉刀时控制刀齿直径；校准齿的刃带还可以保证沿前刀面重磨时刀齿直径不变。一般取b1=0，ba：粗切齿 0-0.05mm，精切齿 0.1-0.15mm，校准齿 0.3-0.5mm圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具一般可用经验公式计算：LP)8.125.1(=计算出的齿距就取接近的标准值1)齿距齿距P齿距大，同时工作的齿数就少，拉削平稳性就降低，生产效率就降低。反之，齿距小，同时工作的刀齿数就大，拉削平稳性好转，拉削力增加，生产效率提高，拉刀强度受到威胁。P确定后，工作齿数Ze用下式计算：1+=pLze(略去小数略去小数)工件内有空刀槽时用下式(右图)：1-)1(22+=+=pLLpLpLze(略去小数略去小数)圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具 Ze确定后，过渡齿数、精切齿数和校准齿齿数参考下表：按公式计算出的齿距应当元整为标准值。过渡齿齿距与粗切齿相同；精切齿齿距可做成粗切齿齿距的0.7倍；精切齿齿距与校准齿齿距相同；当拉刀总长度允许时为了制造方便，也可制成各齿齿距完全相等。齿距一般不规定公差。为提高拉削表面质量，避免拉削过程中产生周期性振动，拉刀也可制成不等齿距。圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具2)容屑槽容屑槽直线齿背型直线齿背型圆弧齿背型圆弧齿背型直线加长齿背型直线加长齿背型 拉削属于封闭式切削，切下的切屑全部容纳在容屑槽里，因此，容屑槽应当足够的大。在保证拉刀强度的条件下，根据齿距可选用基本槽形、深槽形、浅槽形，以适应容屑的不同需求。常用的容屑槽形式见图所示。1）直线齿背型。这种槽形的齿背与前刀面均为直线，与槽底圆弧圆滑过渡，其特点是：容屑空间较小，形状简单，制造容易。2）曲线齿背型。这种槽形有两段圆弧和前刀面组成，容屑空间大，便于切屑卷曲。深槽或齿距较小或拉削韧性材料时采用。圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具3）加长齿背形。这种槽形底部由两段圆弧和一段直线组成。当齿距P16mm时可选用。此槽形容屑空间大，适用于拉刀长度大或带空刀槽的工件。容屑槽尺寸应满足容屑条件。由于切屑在容屑槽里卷曲和填充不可能很紧密，为保证容屑，容屑槽的有效容积必须大于切屑所占的体积，两者体积之比称为容屑系数用K来表示。因此，K为1的数值。由于切屑在宽度方向变形很小，故容屑系数可用容屑槽和切屑的纵向截面积之比来表示，见图16.19。圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具 设计拉刀时，许用容屑系数【K】必须认真选择其大小与工件材料性质、切削层截形和拉刀磨损有关。加工一般钢件【K】=2.55.5。加工铸铁、青铜【K】=22.5。【K】值的最终确定应根据复杂刀具设计手册切削用量手册来合理选取。如选择不当会造成拉刀拉断。所以一定要非常慎重。圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具3)分屑槽分屑槽 分屑槽的作用在于将切屑分割成较小宽度的窄切屑，以便于切屑的卷曲、容纳和清除。拉刀的分屑槽，前后刀齿上应交错磨出。综合式拉刀粗切齿、过渡齿采用圆弧形分屑槽，精切齿采用角度形分屑槽。弧形槽弧形槽角度槽角度槽直形槽直形槽圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计弧形槽：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。角度槽和直行槽：槽数多，制造容易，适用于分层拉削刀齿上。孔加工刀具孔加工刀具设计分屑槽时应注意以下几点：1）分屑槽的深度必须大于齿升量，否则不起分屑作用。圆弧形分屑槽的槽宽应小于刀刃宽度。2）分屑槽的两侧刃和底刃应具有足够的后角。3）分屑槽的槽数应保证切屑宽度合适，使切屑易卷曲。为便于测量直径，分屑槽的槽数应取偶数。4）在拉刀最后一个精切齿上不做分屑槽。拉削铸铁等脆性材料时，切屑呈崩碎状，也不必做分屑槽。分屑槽槽数和尺寸的具体数值可参考有关资料。圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具二、非工作部分设计二、非工作部分设计 颈部与过渡锥总长：1 柄部、颈部与过渡锥l=H1+H+lc+(l3-l1-l2)常用拉床L6110、6120、6140：H拉床床壁厚：60mm、80mm、100mmH1花盘厚度，分别为30mm、40mm、50mmlc 卡盘与床壁间隙，分别为5mm、10mm、15mml3、l1、l2 卡盘与床壁间隙，分别为20mm、30mm、40mml 分别取为125mm、175mm、225mm圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具l3 根据拉刀直径取为1020mm拉刀工作图通常不标l值，而标L1：L1=l1+l2+l+l4l1、l2 柄部尺寸l4 前导部长度2 前导部、后导部与尾部前导部l4:一般 l4=L 长径比L/D1.5 l4=0.75L 直径d4=Dwmin 公差f8后导部l5:(工件表面长度)l4 不小于 20圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具后导部l5:(工件表面长度)15202020252525303030505050拉刀总长度拉刀总长度L06008001000120013001600圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计孔加工刀具孔加工刀具三、拉刀强度及拉床拉力校验三、拉刀强度及拉床拉力校验 圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计(1)同时工作齿数的检验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=38。检验最大同时工作齿数Ze Ze=L/P +13 若Ze3 孔加工刀具孔加工刀具8.计算容屑槽深度 h h=1.13 (k L hD)0.5=1.13 (3500.06)0.5=3.39 9.容屑槽形式和尺寸 形式：圆弧齿背形 尺寸：粗切齿：p=11、g=4、h=4、r=2、R=7 精切齿、校准齿：p=9、g=3、h=3.5、r=1.8、R=510.分屑槽尺寸 弧形槽：n=6、R=25 角度槽：n=8、bn=7、=90 槽底后角：n=511检验 检验拉削力：Fc FQ Fc=Fc bD Ze k =195D/2 Ze k=195 3.1416 20/2 5 103 kN =30.6 kN FQ=1000.75 kN 75 kN Fc FQ孔加工刀具孔加工刀具 检验拉刀强度：=350 MPa =Fc/Amin Amin=(Dz12h)2/4=3.1416（198）24 942 mm =30615 N94 Mpa=325 Mpa 350 MPa12.前柄 -0.018 -0.018 -0.043D1=18 0 -0.016 D1=18 d1=13.5 L1=162036 13 过渡锥与颈部 过渡锥长：l3=15 颈部：D2=18 l2=100 孔加工刀具孔加工刀具14.前导部与后导部 -0.02 -0.053 前导部：D4=dmin=19.00 l 4 50 -0.02 -0.041 后导部：D6=Dmin=20.00 l 6 40 15.长度 L L 前柄过渡锥颈部前导部刀齿部后导部 361510050（1811119）40 538 540mm孔加工刀具孔加工刀具16.中心孔 两端选用带护准中心孔 d=2 d1=6.3 t1=2.54 t=217.材料与热处理硬度 材料：W6Mo5CrV2 刀齿与后导部 6366HRC 前导部 6066HRC 柄部 4052HRC18技术条件 参考国标确定。（GB3831-83 JB/T6457-92）孔加工刀具孔加工刀具孔加工刀具孔加工刀具