金属切削与机床

1、金属切削与机床第1页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三11.1 拉 削 加 工 拉刀是一种多齿刀具，它的后一个(或一组)刀齿高出前一个(或一组)刀齿， 从而在拉削时能够一层一层地从工件上切去金属，以获得所要求的加工表面。拉削后可达到的精度等级为IT9IT7，表面粗糙度Ra为3.20.5 m。拉削主要用于成批、 大量生产中。拉削加工的典型截面形状如图11-1所示。 第2页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-1 拉削的典型截面 第3页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三11.1.1 拉削1拉削过程拉削时，拉刀与工件的相对运动为

2、主运动，一般为直线移动。拉削的进给运动依靠后一刀齿的齿升量（前后刀齿的高度差）来实现，如图11-2所示。拉削一次行程可切除被加工表面的全部余量，获得所要求的加工表面。当拉刀在切削时，受压而不受拉，此时称推削加工，刀具被称为推刀。 推削加工一般用于修光和校正孔的变形。 第4页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-2 拉削过程 第5页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三2 拉削要素(1） 拉削速度v: 拉刀直线移动的速度。 (2） 进给量或齿升量af：相邻两齿径向高度之差。 (3） 切削厚度hD：在基面Pr内平行于过渡表面的切削层尺寸。当r=90时，

3、hD=fZ。 (4） 切削宽度bD: 在基面Pr内沿过渡表面所度量的切削层尺寸。同廓圆孔拉刀的bD=D，其中D为拉刀刀齿的直径。 (5） 切削面积: 在基面内切削层的面积Ac=afbD=hDbD。 切削总面积Ac=AcZe, 其中Ze为同时工作的齿数。 第6页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三3 拉削方式1） 分层拉削分层拉削是将拉削余量一层一层地顺序切下的一种拉削方式。分层拉削可分为同廓拉削和渐成拉削， 如图11-3所示。 第7页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-3 分层拉削方式(a) 同廓拉削方式; (b） 渐成拉削方式 第8页，共38

4、页，2022年，5月20日，21点56分，星期三（1） 同廓式: 各刀齿的廓形与被加工表面最终要求的形状相似，工件表面的形状和尺寸，决定于拉刀最后一个精切齿和校准齿的形状与尺寸, 如图11-3(a)所示。其优点是ae小， aw大，拉削的表面粗糙度值小，适用于加工余量较少且均匀的中小尺寸的圆孔以及精度要求较高的成形表面。 （2） 渐成式: 各刀齿廓形与被拉削表面的形状不同， 被加工表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成，如图11-3(b)所示。 对于加工复杂成形表面的工件，这种拉刀制造比同廓式简单。由于已加工表面出现副切削刃的交接痕迹，故加工表面质量较差。 第9页，共38页，2022年，5月20

5、日，21点56分，星期三2） 分块拉削分块拉削是把加工余量分为若干层，每层被各刀齿分段切除。 分块拉削可分为轮切式和综合轮切式，如图11-4所示。 第10页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-4 分块拉削方式(a） 轮切拉削方式; (b） 综合拉削方式 第11页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三（1） 轮切式：拉刀的切削部分由若干齿组组成，每个齿组有25个刀齿。每个齿组切除一层加工余量，每个刀齿切除该层加工余量中的一段， 如图11-4(a)所示。轮切式拉刀拉削时hD大，bD小，故拉刀上的刀齿较少，长度短，切削效率高, 适用于加工尺寸大、余量大

6、的内孔。 （2） 综合轮切式: 综合式拉刀拉削是吸取了轮切与同廓式的优点而形成的一种拉削方式，如图11-4(b)所示。综合轮切式拉刀的粗切齿和过渡齿制成轮切式结构，精切齿则采用同廓式结构，这样既缩短了拉刀长度，提高了生产率，又能获得好的表面质量。 我国生产的圆孔拉刀多采用这种结构。 第12页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三4 拉削的特点拉削与其它金属切削形式相比较， 主要具有以下特点： (1） 生产率高。拉刀同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程能够完成粗、半精及精加工。 (2） 加工精度较高。拉削精度等级可达IT8IT7，表面粗糙度Ra可达0.80.5 m。 (3） 拉

7、刀耐用度高。拉削速度低，拉刀磨损慢，因此耐用度高。 (4） 拉床的结构简单。拉削时通常只有一个主运动，进给运动由齿升量来完成，因此拉床结构简单， 操作方便。 第13页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三11.1.2 拉刀1 拉刀的种类1） 按被加工表面分类按被加工表面的部位可将拉刀分为内拉刀和外拉刀， 如图11-5所示。 第14页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-5 各种内拉刀和外拉刀 第15页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三2） 按拉刀结构分类按拉刀结构可分为整体拉刀、焊接拉刀、装配拉刀和镶齿拉刀， 其中后两种拉刀如

8、图11-6所示。 3） 按使用方法分类按拉刀的使用方法可分为拉刀和推刀。 推刀是在推力作用下工作，主要用于校正与修光硬度低于45HRC且变形量小于0.1 mm 的孔。推刀与拉刀结构相似， 它的齿数小，长度短。 第16页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图11-6 装配拉刀和镶齿拉刀(a） 组合直角平面拉刀; (b） 装配式内齿轮拉刀; (c） 镶齿硬质合金拉刀 第17页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三2 拉刀的结构拉刀的种类很多，结构也各不相同，但其组成部分却基本相同。现以圆孔拉刀为例介绍拉刀的结构及其作用，如图11-7所示。 第18页，共38页，

9、2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-7 拉刀组成与工作状态示意图 第19页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三(1)前柄l1: 拉刀的夹持部分，用于传递拉力。 (2) 颈部l2：直径相对较小，便于柄部穿过拉床的挡壁， 也是打标记的地方。 (3) 过渡锥l3：引导拉刀逐渐进入工件预制孔中。 (4) 前导部l4: 引导拉刀正确地进入孔中， 防止拉刀歪斜。 (5) 工作部l5：包括切削部分和校准部分。其中，切削部分担负全部余量的切削工作，由粗切齿、过渡齿和精切齿三部分组成；校准部分起光整和校准作用，并可作为精切齿的后备齿，各齿形状及尺寸完全一致，用以提高加工精度

10、和减小表面粗糙度值。 第20页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三(6) 后导部l6：保持拉刀最后的正确位置，防止拉刀的刀齿在切离后因下垂而损坏已加工表面或刀齿。 (7) 后柄l7：对于又长又重的拉刀，用以支承并防止拉刀下垂。 拉刀每齿上都有前角o、后角o及后角为0的刃带； 相邻齿间都有容屑槽。 第21页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三3 拉刀的合理使用1） 防止拉刀断裂及刀齿损坏拉削时刀齿上受力过大、拉刀强度不够， 是损坏拉刀和刀齿的主要原因。为使拉削顺利， 可采取如下措施： （1） 要求预制孔精度为IT10IT8, 表面粗糙度Ra5 m，预制孔与

11、定位端面垂直度偏差不超过0.05 mm。 （2） 检查拉刀的制造精度。对于外购拉刀可进行齿升量、容屑空间和拉刀强度的检验。 （3） 对难加工的材料，可采取适当热处理，以改善材料的加工性。 （4） 保管、 运输拉刀时， 要防止拉刀弯曲变形和碰坏刀齿。 第22页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三2） 消除拉削表面缺陷拉削表面产生鳞刺、纵向划痕、压痕、环状波纹和啃刀等是常见的缺陷。消除这些缺陷，提高拉削表面质量的主要途径有： （1） 提高刀齿刃磨质量。要注意保持刀齿刃口锋利， 防止微纹产生，各齿的前角、刃带宽应保持一致。 （2） 保持稳定的拉削。增加同时工作齿数，减小精切齿和校

12、准齿距或做成不等分布的齿距， 提高拉削系统刚度。 （3） 合理选用拉削速度。拉削速度是影响拉削表面质量、 拉刀磨损和拉削效率的重要因素。图11-8所示为拉削速度vc与表面粗糙度Rz的关系。资料表明, 当vc=2040 m/min时，可获得很小的表面粗糙度，并能提高拉刀寿命。 第23页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-8 拉削速度与表面粗糙度的关系 第24页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三（4） 合理选用切削液。拉削碳素钢和合金钢材料时， 选用极压乳化液、 硫化油和加极压添加剂切削油对提高拉刀寿命、 减小拉削表面粗糙度均有良好作用。 第25

13、页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三3） 提高拉刀重磨质量拉削时，若达不到加工质量，且拉刀后面磨损量VB0.3 mm和切削刃局部崩刃长L0.1 mm等情况下，均应对拉刀进行重磨。 第26页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-9 圆拉刀的刃磨 第27页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图11-9是在万能工具磨床或拉刀磨床上用碟形砂轮对圆拉刀前刀面刃磨的示意图。砂轮和拉刀绕各自的轴线转动，并使砂轮周边与前刀面上的m点接触，m点为拉刀前刀面与槽底圆弧之间的交点。为了减少砂轮的接触面积， 砂轮的锥面与前刀面的平角为 515。砂轮

14、的轴线与拉刀轴线的夹角为3555，两者轴线应保持在同一垂直平面内。为了避免砂轮对拉刀槽底产生过切现象，砂轮直径不应太大，通常按下式确定： (11-1) 第28页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三11.2 拉 床 用拉刀加工工件各种内、外表面的机床称为拉床。 拉刀的直线或螺旋运动为主运动，由拉刀的阶梯刀齿实现进给运动。 按加工表面所处位置，拉床可分为内表面拉床（内拉床）和外表面拉床（外拉床）。按结构和布局形式，拉床又可分为立式拉床、 卧式拉床、连续式（链条式）拉床等。其组系代号及参数如表11-1所示。拉床的主运动通常采用液压驱动。拉床的主参数是额定拉力。 第29页，共38页

15、，2022年，5月20日，21点56分，星期三表11-1 常用拉床组、系代号及主参数 第30页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三11.2.1 卧式拉床图11-10所示为卧式内拉床的外形图。床身内水平安装有液压缸，通过活塞杆带动拉刀水平移动，实现拉削的主运动。 第31页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-10 卧式内拉床 第32页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-11 工件的定位(a） 直接在支承座上定位; (b） 采用球面垫圈定位 第33页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三11.2.2 立

16、式拉床图11-12为立式内拉床的外形图。这种拉床可通过拉刀或推刀加工工件的内表面。用拉刀加工时，工件以其端面紧靠在工作台2的上表面；拉刀被支承在上支架3上，自上而下插入工件的预制孔及工作台的孔中，并将其下端刀柄夹持在下支架1上； 液压缸带动滑座4，滑座4通过支架1、3带动拉刀移动并进行拉削加工。 图11-13为立式外拉床的外形图。这种拉床由工作台1、 滑座2、 拉刀3和床身4等部件组成, 主要用于拉削工件的外表面。 第34页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-12 立式内拉床 第35页，共38页，2022年，5月20日，21点56分，星期三图 11-13 立式外拉床 第36页，共38页，2022年