拉刀设计

复杂刀具 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 第四章拉刀复杂刀具设计 第一节拉刀的种类和用途复杂刀具设计拉刀是一种多齿高生产率的精加工刀具复杂刀具设计一、拉刀的种类与用途1．按加工表面分类1）内拉刀a）圆孔拉刀b）四方拉刀c）花键拉刀复杂刀具设计d）键槽拉刀复杂刀具设计2）外拉刀复杂刀具设计复杂刀具设计2．按结构分类(1)整体拉刀(2)焊齿拉刀复杂刀具设计(3)装配拉刀(4)镶齿拉刀复杂刀具设计3．按受力方式分类推刀承受压力。常用于校正和修光热处理后(硬度小于45HRC＞的孔。为避免受压后产生纵弯曲，推刀长度都较拉刀为短。复杂刀具设计二、拉削特点1)生产率高。虽然拉削速度较低，一般为0.04~0.13m/s(约2~8m/min)，但拉刀同时工作的齿数多、切削刃长，且一次行程能够完成粗、半精及精加工，所以生产率很高。2)可获得高的加工精度及较低的表面粗糙度。由于拉削速度较低，拉削平稳，且切削厚度很簿，因此拉削精度可达IT9~7，表面粗糙度一般可达Ra2.5~1.25μm，甚至可达Ra0.32μm。3)拉刀耐用度高、寿命长。每一刀齿在工作行程中只切削一次，由于拉削速度较低，刀齿磨损很小，所以拉刀的耐用度很高。4)拉床结构简单。拉削过程只有主运动(拉刀的直线运动)运动是靠刀齿的齿升量来实现的，因此拉床结构简单，操作方便。复杂刀具设计5)拉削的加工范围广。拉削可加工内表面，也可加工外表面。但盲孔或表面有挡碍的工件不能加工。6)切削条件差。拉削属于封闭式切削，排屑困难，因此容屑、冷却和润滑都受到很大影响。7)拉刀结构复杂，制造成本较高。根据拉削上述特点，故在成批和大量生产中广泛使用。在加工零件要求有一定精度的小批生产，如花键孔、键槽等也都采用拉削加工。在现代化的自动线上，拉削工艺也得到了应用。复杂刀具设计第二节拉刀的结构复杂刀具设计1)前柄：拉刀前端用于夹持相传递动力的构部。2)颈部：前柄与过渡锥之间的连接部分，其直径与前柄相同或略小，也是打烙拉刀标记(拉刀材料、尺寸规格等)的部位。3)过渡锥：引导拉刀前导部进入工件预加工孔的锥度部分。一、拉刀的组成部分复杂刀具设计4)前导部：引导拉刀切削齿正确地进入工件待加工表面的部分，并可检查工件预加工的孔径是否过小，以免拉刀第一个刀齿因负荷太大而损坏。5)切削齿：担负全部切削工作，切除工件上全部加工余量，它由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。6)校准齿：几个尺寸、形状相同，起校准储备作用的刀齿。它可以提高工件的加工精度和降低表面粗糙度，还可作为精切齿的后备齿。7)后导部：保证拉刀的最后刀齿正确切离工件的导向部分，可防止拉刀因工件下垂而损坏已加工表面或刀齿。8)后柄：拉刀后端用于夹持或支承的柄部。若在自动拉床上拉削，则起退回拉刀时的夹持作用；苦在非自动拉床上拉削，则起支持拉刀尾部不致下垂的作用。复杂刀具设计二、拉刀切削部分要素复杂刀具设计1.几何角度2.结构参数复杂刀具设计第三节拉削方式（图形）复杂刀具设计拉削方式是指用拉刀逐齿把加工余量从工件表面切下来的方式，它决定拉削时每个刀齿切削截面形状，因此又称拉削方式为拉削图形。（1）拉削方式影响刀齿的负荷分配、拉削力、工件表面质量、拉刀耐用度及拉削生产率。（2）拉削方式不同，拉刀的设计方法也不同。所以确定拉削方式是拉刀设计中的一个重要问题。复杂刀具设计一、分层式复杂刀具设计复杂刀具设计复杂刀具设计二、分块式(成组式)复杂刀具设计三、组合式(又称综合式)复杂刀具设计第四节圆孔拉刀设计复杂刀具设计一、切削齿切削齿是拉刀中最重要的部分，它直接影响拉削质量和生产率。1．拉削余量选取原则：拉削余量应保证拉削后能把前道工序留下的加工误差和破坏层全部切除。1）在已知拉前和拉后孔径的情况下，拉削余量为：复杂刀具设计2）若只知拉削后的孔径，则须先决定拉削余量，才可求出拉削前的孔径，拉削余量可用经验公式计算：（1）拉削前的孔是用钻头加工的（2）拉削前的孔是用扩孔钻头加工的（3）拉削前的孔是用精扩孔或镗孔加工的注意：计算后取小数点后一位。复杂刀具设计2．齿升量拉刀的齿升量af（fz）是前后相邻两刀齿(或齿组)的高度差或半径之差，它等于切削厚度（圆孔拉刀为半径差）在拉削余量一定的情况下：（1）齿升量取得大，切下全部余量所需切削齿少，拉刀短，刀具成本低，易制造，拉削生产率高。（2）齿升量过大，则拉削力太大，可能因拉刀强度不够而使拉刀折断，或机床超负荷而停顿工作，拉削表面质量下降，刀齿磨损加大，刀具耐用度降低。（3）齿升量也不能取得太小，否则刀齿难以切下很薄的金属层，使挤压现象加剧，加速刀具磨损，使加工表面质量恶化。选取原则：在拉刀强度和机床负荷允许及表面质量得到保证的情况下，尽可能选用大的齿升量。复杂刀具设计粗切齿、过渡齿和精切齿的齿升量是不同的：粗切齿应切去拉削余量的80％左右;过渡齿的齿升量由粗切齿齿升量逐齿递减至精切齿的齿升量;精切齿的齿升量一般取0.01～0.02mm。复杂刀具设计3.前角与后角(1)前角对切屑变形和卷曲、拉刀耐用度，拉削力等都有很大影响。其数值一般是根据工件材料的性质来选取。复杂刀具设计(2)后角：为了使刀齿重磨后直径变小较慢，以及延长拉刀的使用寿命，拉刀的后角应选较小值。复杂刀具设计刃带的作用：a）为了在制造拉刀时便于测量刀齿直径；b）在拉削时起支承作用；c）重磨后又能保持直径不变。(3)刃带宽度各刀齿的主后面上均留有刃带，其宽度为bα1，刃带上的后角为0注意：刃带不易太宽，以免会加剧摩擦和使加工表面粗糙。复杂刀具设计4.齿距齿距p是前后相邻两刀齿切削刃间的距离。 齿距大，则拉刀长，拉削生产率低； 齿距小，则同时工作齿数多，拉刀工作平稳，加工表面质量高。 若齿距过小，使容屑空间太小，使切屑易挤塞在槽内而导致拉刀折断或刀齿崩裂。选取原则：为厂保证拉削平稳，以获得良好的表面质量，一般有3～8个刀齿同时工作为好。复杂刀具设计1）拉刀粗切齿的齿距p可用下列经验公式计算：复杂刀具设计2)最大同时工作齿数ze可用下式计算：当内孔有空刀槽时，最大同时工作齿数则按下式确定：3）过渡齿的齿距p过与粗切齿相同，即p过＝p4)精切齿的齿距p精可按下式计算：（1）p＞10mm，p精＝（0.6～0.8）p（2）p≤10mm，p精＝p复杂刀具设计5．容屑槽拉削时，切屑被封闭在容屑槽中，因此要求容屑槽要有足够的容屑空间，以免堵塞和损坏刀齿。理想的容屑槽的形状应保证切屑能顺利卷曲，并保证刀齿有合理的前角和后角，足够的强度和重磨次数。容屑槽按其深度不同分类：（1）基本槽最常用；（2）浅槽用于小直径圆孔拉刀，以及拉削力较大、拉力强度不够时；（3）深槽用于要切下大量切屑的拉刀。复杂刀具设计(1)直线齿背形：槽形简单，制造容易，常用于拉削脆性金属(铸铁、黄铜、青铜等)以及加工一般钢材时使用同廓拉削方式的拉刀。(2)曲线齿背形：容屑空间较大，有利于切屑卷曲，适用于拉削韧性金属。分块式拉刀常采用这种形式的容屑槽。(3)加长齿距形：齿距大，有足够的容屑空间，目前组合式拉刀常采用这种容屑槽。常用的容屑槽形式：复杂刀具设计拉刀容屑槽的形状和尺寸可参阅有关资料。根据选定的齿距p，即可查出容屑槽的各尺寸参数。容屑槽的尺寸必须在对其容屑空间进行校验后才能最后确定。为了保证刀齿容屑槽有足够大的容屑空间，又因切屑在容屑槽中卷曲不紧密，故容屑槽的有效容积V槽必须大于切屑的体积V屑。它们在法平面内的比值称为容屑槽的容屑系数K如果忽略切屑宽度方向的变形，那么容屑系数K就可以近似地用它们在拉刀法平面(即轴截面)中的面积比来表示复杂刀具设计容屑系数K的大小受工件材料性质和齿升量等许多因素的影响，因此对于不同的加工情况，容屑系数K的大小也不同，它通常由实验研究加以确定。拉削钢料时可参考下表选取；拉削铸铁时，K值一般为2～2.5。复杂刀具设计拉刀容屑槽的有效面积F槽可看作是半径r＝0.5h的圆面积，即近似为：切屑的断面积，可近似地取为切削层的断面积，即：式中：ac为切削厚度(mm)；对于分层式拉刀，ac＝af；对于组合式拉刀，ac＝2afl为拉削长度(mm)。设计拉刀时，必须满足以下容屑条件：复杂刀具设计在确定齿升量af和查得容屑系数K后，也可用上式验算拉刀齿槽深度h，即如能满足上式，则可以保证容屑槽有足够的容屑空间如不能满足，可通过减小齿升量或增大齿槽深度达到满足上式复杂刀具设计6．分屑槽分屑槽的作用是减小切屑宽度，便于切屑容纳在容屑槽中。当切削韧性金属时，如没有分屑槽，则圆孔拉刀每个刀齿切下的金属层是一个圆筒，切屑经受很大的变形才能卷成圆环，套在容屑槽中，使切屑清除非常困难，对拉削过程十分不利。所以，对切削宽度较大的拉刀在切削齿的切削刃上都要做出前后刀齿交错分布的分屑槽，将切屑分成许多小段。为了避免工件上留有刀痕，在最后一个精切齿上不开分屑槽复杂刀具设计分层拉削方式圆孔拉刀的切削齿和组合式拉刀的精切齿:分屑槽形式：尽量做成角形槽，使槽侧角ε＞90°，以利于散热和使副切削刃有后角。分屑槽深度：应＞齿升量，否则不起分屑作用。分屑槽的槽底后角：应≥刀齿后角αo，如下图a、b所示，应避免下图c所示槽底产生负后角的情况。复杂刀具设计分屑槽的参数为：槽角ωc＝45º～90º；槽宽b＝1.0～1.5mm；槽深h′＝0.7～1.0mm；槽底半径rc＝0.2～0.5mm分屑槽的数目nk应保证分屑后的切屑宽度不太大，使切屑易于卷曲，一般为6～7mm，即：复杂刀具设计组合式圆孔拉刀的粗切齿和过渡齿采用弧形分屑槽，弧形半径R由砂轮半径决定，其参数可按下表选取。复杂刀具设计7．切削齿的齿数与直径切削齿的齿数：z切＝z粗＋z过＋z精也可以先按下式估算：粗切削齿的齿数：过渡切削齿的齿数：z过一般取3～5个精切削齿的齿数：z精一般取3～7个确切的齿数，应在拉刀每个刀齿的直径排列后才能最后确定。复杂刀具设计第1个切削齿的直径： 在确定了第1个粗切齿的直径的基础上，按每个齿的齿升量顺次确定第2、第3……等各齿的直径，它们的直径按2af递增。 最后一个精切齿的直径等于校准齿的直径，按精切齿的齿升量向前确定各精切齿的直径。 然后从最后一个粗切齿直径和第一个精切齿直径向其中间排列各过渡齿直径。切削部的长度为：复杂刀具设计二、校准齿校准齿没有齿升量，只起校准和修光孔的作用，它们均不开分屑槽1．前角与后角(1)前角γog由于校准齿不起切削作用，γog可取0º～5º，但为了制造方便，也可取与切削齿相同的前角。(2)后角αog和刃带宽度bα1g为了使拉刀重磨后直径变化小，延长拉刀使用寿命，校准齿的后角比切削齿取得小些,一般取αog＝30’~20º30’。在校准齿上后面的刃带bα1g做得比切削齿的刃带宽得多。但根据生产经验，刃带过宽易使金属粘附在刀齿顶部(尤其是对韧性大的钢料)，故近年来刃带宽度偏于取得较小。复杂刀具设计2．校准齿齿数当拉刀多次重磨使最后一个精切齿的直径减小超出允许值时，校准齿就依次递补为精切齿。被加工孔精度要求高时，则校准齿的齿数就应取得多一些，反之则少些。复杂刀具设计3．校准齿齿距与齿形由于校准齿不起切削作用，其齿距pk可以取得小些，以缩短拉刀长度。当切削齿齿距p＞10mm时，取pk＝（0.6～0.8）p当切削齿齿距p≤10mm时，为了制造方便，取pk＝p校准齿的齿槽做成与切削齿相同复杂刀具设计4．校准齿直径为了增加拉刀的重磨次数，使其有较长的使用寿命，校准齿直径应等于被拉削工件孔的最大直径dmmax。但还要考虑到拉后孔径的扩张或收缩的问题：由于刀齿上产生的切屑粘结和磨刀时产生的毛刺，拉刀制造时产生的切削力位置偏差和轴线的直线度，以及拉刀和拉前孔不同轴等原因，拉后的孔径往往比校准齿的实际直径要大，即产生扩张现象；在孔壁较簿时，由于弹性变形也有可能产生孔径收缩现象。校准齿的直径dog应取为拉孔后孔径收缩时用“+”号；孔径扩张时用“-”号。复杂刀具设计三、拉刀的其它部分及总长度1．前柄前柄应尽量选用快速装夹的结构，其直径D1至少应比拉前的孔径小0.5mm，并选用标准值。前柄尺寸如下图所示。复杂刀具设计2．颈部颈部直径D2可与前柄直径D1相等(一次磨出)，或小0.3～1mm。其长度l2应保证拉刀第1个刀齿尚未进入工件以前，拉刀的前柄能被拉床夹头夹住。l2可按下式计算：复杂刀具设计在拉刀工作图上，通常不标注颈部长度，而是标注从前柄端面到第1个切削齿之间的长度L1′。3.过渡锥过渡锥的小端直径为颈部直径，大端直径为前导部直径。复杂刀具设计4．前导部前导部的直径D4取等于拉削前孔的最小直径dwmin；偏差取e8；长度l4是由过渡锥大端到第一个切削齿的距离，一般等于工件拉削孔的长度l。若孔的长度与直径比大于1.5时，可取l4＝0.75l，但不小于40mm5.后导部后导部直径D7取等于拉削后孔的最小直径dmmin;偏差为f7;长度l7＝（0.5～0.7）l，但不小于20mm。当孔内有空刀槽时，后导部的长度应按下式计算：复杂刀具设计6．后柄后柄直径与机床托架孔的尺寸一致，长度l8＝(0.5～0.7)dm，（dm为拉削后孔径的公称尺寸）但不小于20～25mm。7．拉刀总长度L拉刀总长度是其各部分长度的总和。在总长度为1000mm以内时，偏差取±2mm；更长时取±3mm确定拉刀总长度时应考虑到拉床所允许的最大行程、拉刀制造时的设备和工艺的可行性，以及若长度太长所带来使用等方面的不便等。一般拉刀总长度与其直径之比L/d0≤35。1)若设计的拉刀较长，可适当增加齿升量或适当缩小齿距来缩短拉刀总长度。2)如拉刀实在太长，可分做两把以上的拉刀。复杂刀具设计四、拉刀强度及拉床拉力的校验为了保证拉削工作的正常进行，在拉削时所产生的最大拉削力Fmax必须小于拉床的实际拉力，并满足拉刀强度的限制，所以要进行拉床拉力和拉刀强度的校验，以避免损坏拉床和拉断拉刀。1．拉削力计算对于同廓式圆孔拉刀：Fmax＝Fz’πdmze对于组合式圆孔拉刀：Fmax＝Fz’(πdm)/2ze式中：Fz’为拉刀切削刃单位长度上的拉削力dm为拉削后孔的公称直径ze为最大同时工作齿数复杂刀具设计2．拉刀强度校验拉削时产生的拉应力应小于拉刀材料的许用应力，即式中：[σ]为拉刀材料的许用应力Amin为拉刀的危险断面面积。危险断面可能在柄部或颈部的最小直径处，也可能出现在第一个切削齿的容屑槽处。Fmax≤F实际3．拉床拉力校验经上述几项校验后，若超过许可值，则应通过减小齿升量af、加长齿距p以减少同时工作齿数ze等来减小拉削力Fc，也可以更换型号较大的拉床来加工。σ=Fmax/Amin≤[σ]复杂刀具设计五、拉刀技术条件1．拉刀材料及热处理拉刀一般用高速钢W18Cr4V或同等(或以上)性能的高速钢制造。热处理硬度为：刀齿和后导部63～66HRC；前导部60～66HRC；柄部40～52HRC。2．拉刀表面粗糙度复杂刀具设计3.拉刀几何角度的偏差前角γo其上偏差为+2º，下偏差为-1º。切削齿和校准齿后角的偏差可查表。4．拉刀尺寸偏差拉刀外圆直径在全长上允许最大径向圆跳动量，按下表选取。复杂刀具设计圆孔拉刀校准齿直径偏差，按下表选取复杂刀具设计六、组合式圆孔拉刀设计举例复杂刀具设计复杂刀具设计复杂刀具设计复杂刀具设计复杂刀具设计复杂刀具设计 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 与复习题1.拉削加工为什么能获得较高的加工精度、生产率和较低的表面粗糙度？2.何谓拉削方式(拉削图形)？试比较同廊式、分块式和组合式的特点。3.拉刀后角为什么取得很小？拉刀刃带有何作用？4.齿升量和齿距的大小对拉刀、加工质量及生产率有何影响？拉刀上各种刀齿的齿升量和齿距如何确定？5.什么是容屑系数？如果在容屑条件校验时不合格应如何处理？6.校准齿的作用是什么？其直径如何确定？7.拉削力怎样计算？如果拉刀强度不够或拉床拉力不够，应如何处理？8.在拉刀设计中要进行哪几种校验？复杂刀具设计8.在拉刀设计中要进行哪几种校验？(1)容屑条件校验：(2)拉刀总长度校验：L/d0≤35（L不要超过所规定的允许值）(3)拉刀强度校验：σ=Fmax/Amin≤[σ](4)拉床拉力校验：Fmax≤F实际