刀具的课程设计-拉刀设计

第九章

拉刀

主要内容

一、拉刀的种类与用途

二、拉刀的组成与拉削方式

三、圆拉刀设计

四、矩形花键拉刀的结构特点

拉削特点：

1、生产效率高

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。2、加工精度和表面质量高3、拉刀耐用度高4、拉床结构简单5、封闭式容屑6、加工范围广7、拉削力大

一、拉刀种类拉刀按加工表面分为内拉刀和外拉刀；

按拉削方式分普通式、轮切式、及综合式；

按受力不同分拉刀、推刀和旋转拉刀

按结构不同分整体式、焊接式、装配式和镶齿式种类与用途

二、拉削表面形状

几种典型的表面形状

三、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。组成与拉削方式一、组成普通圆孔拉刀结构如下：

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γ0、后角α0、刃带宽度bα1拉削长度L、切削厚度hD和切削宽度bD二、拉削方式

分层式、分块式和综合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分块式：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。

综合式：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。圆孔拉刀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；绘制拉刀工作图一、工作部分设计

1.圆柱铣刀

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2.确定拉削余量A由下列经验公式：当拉前孔为钻孔或扩孔时：～当拉前孔为镗孔或粗铰孔时：～当拉前孔Dw和拉后孔Dm已知时：L─拉削长度，mmDm

max─拉后孔的最大直径，mmDm

min─拉前孔的最小直径，mm3.确定齿升量fz、齿数和刀齿直径齿升量的确定原则：1）粗切齿齿升量，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0.6－0.8。2）精切齿齿升量，按拉削表面质量要求选取，一般＝0.01－0.02mm3）过渡齿齿升量在各齿上是变化的，变化规律在与之间递减。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。拉刀上各齿齿数的确定.

过渡齿一般取4－8；精切齿齿数3－7，校准齿齿数为5－10；粗切齿的确定采用公式计算各齿直径确定的方法

4、几何参数选择前角γ0：根据加工材料性能选取，一般取10－150后角α0和刃带宽ba：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↓↓，拉刀寿命↓5、确定齿距，容屑槽与分屑槽一般可用经验公式计算：

～计算出的齿距就取接近的标准值1)齿距PP确定后，工作齿数Ze用下式计算：

(略去小数)工件内有空刀槽时用下式(右图)：(略去小数)Ze确定后，过渡齿数、精切齿数和校准齿齿数参考下表：

2)容屑槽直线齿背型圆弧齿背型直线加长齿背型3)分屑槽弧形槽角度槽直形槽二、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+(l’3-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、15mml’3、l1、l2─卡盘与床壁间隙，分别为20mm、30mm、40mml

─分别取为125mm、175mm、225mml3─根据拉刀直径取为10～20mm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/D>1.5l4=0.75L直径d4=Dwmin公差f8后导部l5:½(工件表面长度)<l4不小于20后导部l5:½(工件表面长度)<l4不小于20孔内有空刀槽l5=L’1+L’2+(5～10)直径d5=Dmmin(拉后的最小直径)公差f7尾部l6:一般取拉孔后孔径的0.5～0.7倍直径d6=护送托架衬套孔径3拉刀总长度L0拉刀直径d012～15>15～20>20～25>25～30>30～50>50拉刀总长度L06008001000120013001600三、拉刀强度及拉床拉力校验

1拉削力综合式圆孔拉刀的最大拉削力：刀齿切削刃单位长度拉削力，可由有关资料查得，对综合式圆孔拉刀就按2fz查出2拉刀强度校验3拉床拉力校验拉床工作时的最大拉削力一定要小于拉床的实际拉力：拉床的额定拉力拉床状态系数，新拉床0.9，较好状态的旧拉床0.8，不良状态的旧拉床0.5～0.7矩形花键拉刀的结构特点

矩形花键拉刀主要用于拉削大径定心和小键定心的矩形花键孔。一、刀齿结构

有倒角齿、花键齿以及呈前后交错排列的圆孔切削齿，花键切削齿、圆孔校准齿和花键校准齿组成。二、前、后导部

前导部：常选圆柱形后导部：花键形拉刀的合理使用1要求预制孔精度为IT10-IT8，表面粗糙度不超过Ra5，预制孔与定位端面垂直度偏差不超过0.052严格检查拉刀的制造精度，对外购拉刀可以进行齿升量、容屑空间和拉刀强度检查3拉削高性能和难加工材料，可以选取适当的热处理改善材料得加工性4保管运输拉刀时防止拉刀弯曲和碰坏刀齿一、合理使用二、消除拉削表面缺陷1提高刀齿刃磨质量，防止刃口微崩产生并保持刃口锋利，各齿前角和刃带宽度保持一致2所保持拉削过程平稳，增加工作时工作齿数，减小精切齿和校准齿得齿距，提高拉削系统得刚性。3合理选择拉削速度4使用硬质合金拉刀，涂层拉刀5合理选用与充分浇注切削液组合式圆孔拉刀设计举例材料：40Cr钢，σb＝0.98Gpa硬度210HBS拉后表面粗糙度Ra0.8μm拉床型号L6110拉刀材料W6Mo5Cr4V2许用应力[σ]=350Mpa三．设计计算过程1、直径方向拉削余量AA=Dmax–dmin=20.021-19=1.021mm

2.齿升量fz（Ⅰ－粗切Ⅱ－过渡Ⅲ－精切Ⅳ－校正）选fzⅠ=0.03fzⅡ=0.025、0.02、0.015fzⅢ=0.01fzⅣ=03．计算齿数Z初选ZⅡ=3ZⅢ=4ZⅣ=6计算ZⅠZⅠ=[A－(AZⅡ+AZⅢ)]／２×fzⅠ=[1.021－(２×(0.025+0.02+0.015)+(4×0.01)]／２×0.03=13.68取ZⅠ=13余下未切除的余量为：2A={1.021－[13×2×0.03＋2×(0.025＋0.02＋0.015)＋(4×2×0.01)]}}=0.041mm将0.041未切除的余量分配给过渡齿切，则过渡齿数ZⅡ=5过渡齿齿升量调正为：fzⅡ=0.025、0.02、0.015、0.01、0.01最终选定齿数ZⅠ=13＋1ZⅡ=5ZⅢ=4＋1ZⅣ=6Z＝ZⅠ＋ZⅡ＋ZⅢ＋ZⅣ＝304．直径Dx⑴粗切齿Dx1＝dmin=19.00Dx2＝Dx1＋2fzⅠ……Dx2－Dx14＝19.06、19.12、19.18、19.24、19.30、19.36、19.42、19.48、19.54、19.60、19.66、19.72、19.78⑵过渡齿Dx15－Dx19＝19.83、19.87、19.90、19.92、19.94⑶精切齿Dx20－Dx24＝19.96、19.98、20.00、20.02、20.021⑷校准齿Dx25－Dx30＝20.0215．几何参数γo=15°αo=1.5°～2.5°bα1=0.1～0.36．齿距P/mmP=1.5×L0.5=1.5×500.5=10.6选取P=11mm7.检验同时工作齿数ZeZe=L/P＋1=50/11＋1=5.5>38.计算容屑槽深度hh=1.13×(kLhD)0.5=1.13×(3×50×0.06)0.5=3.399.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、ω=90°槽底后角：αn=5°11．检验检验拉削力：Fc<FQFc=Fc’×bD×Ze×k＝195×πD/2×Ze×k=195×3.1416×20/2×5×10－3kN＝30.6kNFQ＝100×0.75kN＝75kNFc<FQ检验拉刀强度：σ<[σ][σ]=350MPaσ=Fc/AminAmin=π(Dz1－2h)2/4=3.1416（19－8）2／4＝942mmσ=30615N／94Mpa=325Mpa<350MPa12.前柄-0.018-0.018-0.043 D1=180-0.016D1=18d1=13.5L1=16＋20＝3613．过渡锥与颈部过渡锥长：l3=15颈部：D2=18l2=10014.前导部与后导部-0.02-0.053前导部：D4=dmin=19.00l4＝50-0.02-0.041后导部：D6=Dmin=20.00l6＝4015.长度LL＝前柄＋过渡锥＋颈部＋前导部＋刀齿部＋