拉刀常见缺陷的原因及消除办法

诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 拉刀常见缺陷的原因及消除办法 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 102011331 学生： 江奇 指导教师（含职称）：余洪波（高工） 专业负责人： 田静 1设计的主要任务及目标 任务: 跟踪拉削实验记录拉刀使用时工件出现的各种缺陷，并总结出常见几大类 缺陷及原因，并做各种拉削实验的完整记录，绘制各种相关关系的曲线图。 目标：1.通过本次设计了解拉刀拉削的常见缺陷。 2.了解使用拉刀时出现缺陷的原因及消除的方法。 3.通过记录生产现场的实验数据，对拉刀使用效果加以评估，掌握拉刀加 工过程中出现的问题并在生产过程中加以消除和避免，从而为验证大批量 拉刀的加工质量提供理论依据。2设计的基本要求和内容 记录拉刀使用时工件出现的各种缺陷，并总结出常见的几大类缺陷，针对这常见的几大类常见缺陷，分析机械加工和热处理方面的原因，并修磨拉刀再试拉工件验证消除缺陷的方法是否正确，并将正确的消除缺陷方法进行理论上的归纳总结，并编写毕业设计论文。3主要参考文献 1JB/T 7962-2010 圆拉刀 技术条件2JB/T 9992-1999 矩形花键拉刀 技术条件 3刀具设计手册 机械工业出版社 1999年6月 4拉刀设计与使用 机械工业出版社 1990年10月4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1确定设计思路，进行开题检查2013.12.20-2014.03.142完成拉刀拉削缺陷实验，分析总结常见缺陷的种类及消除方法2014.03.14-2014.03.303进行消除拉削缺陷的实验，并验证和总结消除拉削缺陷的方法2014.03.30-2014.04.254完成消除拉削缺陷的实验，编写毕业设计论文2014.04.25-2014.05.315设计及及图纸整理，准备答辩2014.05.31-2014.06.10拉刀常见缺陷的原因及消除办法摘要：在机械制造过程中，金属切屑加工是用得最广泛的一种加工方法，而刀具则是其中不可缺少的重要工具之一。拉刀则是众多专用刀具类中之一种，应用范围很广。拉削加工具有生产率高、能稳定获得较高的尺寸加工精度和表面粗糙度，而拉削刀具两次重磨间的耐用度及总的使用寿命高，因此，在机械加工中广泛采用。拉刀在拉削过程中也有其弊端，由于拉刀的造型及切削运动的关系复杂，在使用中易受其他方面因素的影响。同时，因重磨和检验不当，不仅会造成工件品质的低劣，严重者还会导致刀具的损坏和报废。这些都是常见的缺陷。如何分析这些缺陷，并在分析的基础上采取相应的措施，以确保拉削加工时获得较高的产品质量，本文就这方面的问题进行拉刀方面的一些实验，以此来阐述其产生的原因及处理方法。关键词：拉削加工，缺陷 ，原因 ，消除方法The reasons of common defects broach and eliminating measuresAbstract: In the mechanical manufacturing process, the metal cutting machining is a machining method which is the most widely, and the cutter is one of the important and indispensable tool of it. Broach is one of many special tool, and a wide range of applications. Broaching is of high productivity, stable high size precision and surface roughness, and the broaching tool two times between the grinding durability and the service life of high, therefore, widely used in machining. Broach has its drawbacks in the broaching process, because of the shape and movement of cutting broach complicated, easily affected by other factors in use. At the same time, because of heavy grinding and inspection properly, will not only cause the workpiece quality is inferior, serious person can cause damage and scrap cutter. These are common defects. How to analyze these defects, and take corresponding measures on the basis of the analysis, to obtain higher quality of products to ensure that the Broaching processing, in this paper some experimental broach aspects of this problem, in order to explain the reasons and treatment methodsKeywords: broaching , defect , reason , eliminating method 目 录前 言11绪论21.1本次设计的来源21.2本次设计研究背景及目的21.3本次设计研究的意义31.4有关拉削刀具发展趋势及国内外概况31.5本文研究的主要内容42拉刀的基本概念及使用52.1 基本概念52.2拉刀的种类与用途52.3拉刀的组成与拉削方式52.3.1拉刀的组成52.3.2拉削方式62.4拉刀使用前的校验和试拉72.4.1拉刀使用前的校验72.4.2拉刀使用前的检查和试拉82.5拉刀的正确使用92.5.1拉刀的正确操作规程92.5.2拉刀的维护保养92.5.3对拉削过程的监视103总体实验方法与技术条件的确定113.1实验方法的确定113.2技术条件的确定113.2.1表面粗糙度113.2.2尺寸偏差124拉削表面粗糙度达不到要求164.1拉削表而的鳞刺164.2拉削表面的划痕204.3拉削表而上的环状波纹214.4花键槽侧面粗糙度差225被拉削工件尺寸、形状和位置发生偏差245.1拉削后工件尺寸不合格245.2被拉削孔形有偏差256拉刀的耐用度低287拉刀的崩刃与断裂297.1工件材料硬度过高或过低297.2拉刀的热处理297.3拉刀设计参数不合理297.4拉刀刃磨得不好307.5工件的尺寸和形位精度不够307.6拉削速度过高引起的断裂307.7拉刀制造缺陷317.8其他原因引起的拉刀断裂317.9拉刀的崩刃与断裂消除方法318拉削工艺注意事项338.1拉削前对工件的工艺要求338.2拉刀的重磨338.3相关事项33结 论34参考文献35致 谢36太原工业学院毕业设计前 言刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，因此刀具也称金属切削刀具。在机械制造过程中,金属切屑加工是用得最广泛的一种加工方法,而刀具则是其中不可缺少的重要工具之一。拉刀则是众多专用刀具类中之一种,应用范围很广。拉削加工具有生产率高、能稳定获得较高的尺寸加工精度和表面粗糙度，而拉削刀具两次重磨间的耐用度及总的使用寿命高，因此，在机械加工广泛采用。但在拉削加工过程中，也会产生一些缺陷。由于拉刀设计不完善，制造质量不高，操作不正确，以及工件材料工艺准备不当等，都可能使拉削过程产生各种缺陷。本次设计的重点在于记录拉刀使用时工件出现的各种缺陷，并总结出常见几大类缺陷，如何分析这些缺陷，在分析的基础上采取相应的措施，并修磨拉刀再试拉工件验证消除缺陷的方法是否正确，以确保拉削加工时获得较高的产品质量。 毕业设计是在学完了所有课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练，更是一次毕业总结。因此，毕业设计在这四年的学习中占有十分重要的地位，要求每位毕业生都能发挥所能，做好自己的设计，给自己的学业划上一个圆满的句号。在参加毕业设计的全过程中，指导老师余洪波及原宏老师给予了大力的支持和指导，在此，向余老师及原老师表示衷心的感谢！由于水平有限，设计中难免有许多不足之处，敬请老师同学给予批评指正。1绪论1.1本次设计的来源 本课题属于太原工业学院机械工程系学生毕业设计指定设计内容。是根据国际和国内的最新形势和市场需求而确定的研究课题。对实际的生产和生活有很大的实际意义。1.2本次设计研究背景及目的随着社会生产力的发展，机械制造业不断提出了提高劳动生产率、提高加工质量和降低加工成本的要求。这一要求和新的加工材料的出现促进了刀具材料的发展。刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。70年代刀具材料主要用碳素工具钢和合金工具钢。1898年发明了高速钢，切削速度可较前提高2至6倍，紧接着出现了硬质合金，其切削速度比高速钢刀具提高2至5倍。60年代以后，高强度、高抗磨性、高抗腐蚀性、低热传导、高抗高温性的难加工材料相继出现。许多新的刀具草料如变型硬质合金，单晶金刚石，各种TiC、TiN、Al2O3、或HfN涂层硬质合金刀具及陶瓷刀具和各种新型磨料如立方氮化硼等也相继出现，使刀具耐用度和切削速度有更大幅度的提高。改革开放以来，机械行业从引进国外的先进技术中得到了进一步的发展。大量引进现代化制造业的数控机床、加工中心等设备，使用高精度的新型复合涂层材料的数控刀具，采用信息技术进行生产、技术、质量管理。但直到目前国内刀具技术的整体发展水平与发达国家仍有较大差距。而近年来国内工具厂通过不断进行技术改造，刀具设计制造水平已有长足进步，某些技术领域和产品品种已接近或达到国外先进水平，如汽车变速箱齿轮滚刀、发动机连杆拉刀、压缩机专用拉刀、复合齿形渐开线花键拉刀、剃齿刀等刀具品种已达到较高质量水平，具有了一定的市场竞争能力。中国加入WTO后，国内工具行业机遇与挑战并存，为了抓住机遇，迎接挑战，国内工具制造厂必须进一步加大技术改造力度，尽快提高自身发展水平，缩小与发达国家的差距，通过市场竞争求生存、图发展。 本设计主要是为了让学生了解拉刀拉削的常见缺陷，以及使用拉刀时出现缺陷的原因及消除的方法。掌握拉刀加工过程中出现的问题并在生产过程中加以消除和避免，从而为验证大批量拉刀的加工质量提供理论依据。还能训练学生熟练查阅相关技术资料，培养和提高学生独立工作的能力。1.3本次设计研究的意义拉削加工具有生产率高、能稳定获得较高的尺寸加工精度和表面粗糙度，而拉削刀具两次重磨间的耐用度及总的使用寿命高，因此，在机械加工广泛采用。但在拉削加工过程中，也会产生一些缺陷。由于拉刀设计不完善，制造质量不高，操作不正确，以及工件材料工艺准备不当等，都可能使拉削过程产生各种缺陷。如何分析这些缺陷，并在分析的基础上采取相应的措施，以确保拉削加工时获得较高的产品质量，这是具有重要意义的。1.4有关拉削刀具发展趋势及国内外概况 我国正处于制造技术快速发展的时期，数控机床的普及、先进制造技术的发展、制造业现代化步伐的加快对刀具行业提出了新的挑战。面对机械产业的升级和结构的重大调整，对工具市场的需求迅速增长，对刀具行业提供了巨大的机遇和发展空间。 建国以来，刀具行业为机械制造业的发展做了大量工作，取得了很大成绩，但随着切削加工速度的提高，难切削加工材料的大量使用，数控设备的普及，对切削加工刀具的要求越来越高，国内的刀具已经满足不了制造业发展的需求。改革开放，加入WTO，国外刀具企业大量涌入，刀具市场的竞争更加激烈。面对越来越严峻的市场，国内刀具企业应转变观念，提高市场意识、品牌意识，抓住机遇，加快自身的技术创新、技术改造力度，加大研发力度，提高产品质量，以优质的产品、优良的服务赢得客户的信任。只有这样，国内刀具厂商才能在激烈的市场竞争中确定自己的优势，赢得更多的市场份额。 国外刀具企业进入国内市场，带来了先进刀具和经营理念，促进了刀具技术的发展，提高了机械制造业的切削加工水平，得到了广大客户的认可。特别是在国内设厂的外国刀具企业，如山特维克可乐满、肯纳飞硕、瓦尔特、钴领都取得了很好的业绩，从这次调查的数据中可以看出，这些企业都有突出的表现。 刀具技术发展很快，先进的切削刀具、新型的切削刀具材料、涂层技术不断涌现，满足了机械制造业的需求。先进的刀具如何被客户所接受，有一个推广和培训的问题，调查中用户对刀具的培训有强烈的要求。服务已成为产品的一部分，刀具企业应加强服务意识，深入用户，了解用户的生产和工艺，为用户推荐、选用刀具，帮助用户培训、用好刀具。这样一定会收到双赢的效果。 采用先进刀具，适当的增加刀具费用的投入，是制造业提高劳动生产率和企业竞争力的有效手段，这已逐渐成为业内人士的共识。市场竞争要求制造业不断提高质量，降低生产成本。制造业企业只有转变传统观念，正确理解成本降低的概念，克服片面控制工具费用消耗的做法。应该看到，合理的刀具投入，可以成倍地提高生产率和产品质量，不仅增加企业的竞争力，而且促进刀具行业的发展。 为了使我国切削技术尽快赶上世界先进水平，2003年9月在南京举行的中国刀协二次会员代表大会暨第一届先进切削技术高层论坛上确立了“发展切削技术、建设制造强国”的宏伟目标。2004年9月于太原举行的中国刀协二届二次理事扩大会议从目前国内机械制造企业的实际出发，决定从2005年起在团体会员单位开展“中国刀协会20工程”活动。要求各企事业团体会员单位通过切削应用技术的培训和先进刀具的推广，用2年左右的时间率先实现提高切削效率20%的目标，已得到广大会员单位和职工的积极响应，并取得了丰硕成果10。1.5本文研究的主要内容 记录拉刀使用时工件出现的各种缺陷，并总结出常见的几大类缺陷，针对这常见的几大类缺陷，分析机械加工和热处理方面的原因，并修磨拉刀再试拉工件验证消除缺陷的方法是否正确，并将正确的消除缺陷方法进行理论上的归纳总结。做各种拉削实验的完整记录，绘制各种相关关系曲线图。2拉刀的基本概念及使用2.1 基本概念 拉刀是高效的多齿刀具，拉削时，利用拉刀上刀齿尺寸的变化来切除加工余量，拉削精度可达到IT8IT7，表面粗糙度Ra3.2Ra0.5um。拉刀切削的主要特点：能加工贯通的内外表面，拉削精度高，生产率高，拉刀寿命长。由于拉刀制造较复杂，故主要用于大量、成批零件的加工，例如拉削汽车发动机题壳、柴油机连杆及各种机器上的齿轮花键孔等。2.2拉刀的种类与用途拉刀的种类可按加工表面部位、拉刀结构、和使用方法不同来分类。（1）按被加工表面部位不同分类内拉刀 外拉刀较常见的内拉刀和外拉刀有：圆拉刀、花键拉刀、四方拉刀、键槽拉刀和外平面拉刀。 （2）按拉刀结构不同分类整体式拉刀 焊接式拉刀 装配式拉刀 镶齿式拉刀 （3）按使用方法不同分类拉刀 推刀 旋转拉刀2.3拉刀的组成与拉削方式2.3.1拉刀的组成 以圆拉刀为例，拉刀的组成如下图所示。图2.1 普通圆孔拉刀示意图图2.2 普通圆孔拉刀的构成 拉刀工作部分的结构参数主要有：齿升量fz,它是相邻刀齿半径差，用以达到每齿切除金属层；每齿上有前角o、后角o以及后角上有刃带宽度b1,在相邻齿间做出容屑槽。 拉削切削层尺寸有：拉削长度L,切削厚度hD和切削宽度bD。2.3.2拉削方式拉削方式是指拉刀逐齿从工件表面切除加工余量的方式。拉削方式有分层式、分块式和综合式三种。（1）分层式 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廓形的形成过程不同，又分成同廓式和渐成式。同廓式是指各刀齿的廓形与加工表面的最终廓形相似，最终廓形由最后一个切削齿拉削后形成的，渐成式是指加工表面最终廓形是由各刀齿拉削后衔接形成的。 （2）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。 （3）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。2.4拉刀使用前的校验和试拉 新投入使用的拉刀，应经过校验和试拉，确认符合设计和使用要求后，方能正式使用。以免发生错误,损坏拉刀。 校验必须核对拉削长度,验算拉刀强度,验算拉刀的容屑槽,验算与选择拉床的功率等。试拉时,应检查拉刀是否有损伤,是否与被拉工件尺寸相匹配,在拉床上调整拉刀的行程位置。试拉应当采用低速进行,以免发生危险。在拉刀的所有校验项目和试拉工作均符合要求后,方可以较快的速度进行拉削。2.4.1拉刀使用前的校验（1）校核拉刀规格及拉削长度 各种内拉刀，不仅规格尺寸应符合工艺要求，而且工件拉削表面的长度亦应符合拉刀上标明的拉削长度范围。同一种规格的拉刀，均做有几把不同的拉削长度范围，通常为1018、1830、3050、5080、80120mm，以适应加工不同厚度工件的需要。 实际生产中,经常遇到的是用一把拉刀来拉削同规格、不同拉削长度的工件，当工件拉削表面长度超过拉刀设计范围时，则更应认真校核。因为，如果工件拉削表面长度大于拉刀的拉削长度范围太多，会使切屑在容屑槽内堵塞，或同时工作齿数过多，拉削力过大，这些都会造成拉刀损坏或拉床停车；若工件拉削表面长度远远小于拉刀的拉削长度范围时，会使拉削中同时工作齿数过少，拉削不平稳，工件拉削表面质量下降。拉削时，拉刀同时工作齿数一般不应小于3个。 拉刀全长不能超过拉床的最大行程长度。（2）拉刀强度校验 当拉刀直径较大时 ( 35mm ),强度较大,通常不用验算。当拉刀直径较小时,使用条件改变时,应进行强度验算。=Fcmax/Smin式中Fcmax拉刀最大切削力，单位为N；Smin拉刀上强度最薄弱位置处的截面积，通常为颈部或第一刀齿槽底的截面积，单位为mm2 拉刀危险断面处的应力。 一 拉刀材料的许用应力，见表2.1。表2.1 拉刀材料的许用应力拉刀类型许用应力（MPa）高速钢合金钢圆拉刀、方拉刀、花键拉刀300400250300键槽拉刀、平面拉刀等200250150 注：拉刀柄部材料为4OCr时,其许用应力=250MPa。（3）拉床拉力验算 计算所得的拉削力，必须小于拉床的实际拉力。一般情况下，拉床实际拉力取其额定拉力的0.51倍；对于新拉床可以取0.91倍；对于状态良好的旧拉床取0.8倍；对于不良状态下的旧拉床取0.50.7倍。 目前，工具厂设计和生产的拉刀，D20mm时，一般用10t拉床；D80mm用于40t或更大吨位的拉床,在20 80mm之间用于20t拉床或40t的拉床。（4）拉刀容屑槽的验算 拉刀容屑槽的有效容积V槽与切屑的体积V屑的比值,称为容屑系数，用K 表 示,K= V槽/V 屑。容屑系数的数值通常由试验确定,一般加工钢件可按表2.2选取表2.2 工件的容屑系数齿距（t）齿升量00.050.050.080.104.583.322.581432.72.214252.82.52 容屑系数决定拉刀容 屑槽容屑空间的大小，它和切屑的类别及卷曲程度有密切关系。崩碎切屑的K值比带状切屑小些。拉削塑性材料时一般形成带状切屑，为了不使切屑堵塞在容屑槽内，计算出的K值应不小于表中的数值。2.4.2拉刀使用前的检查和试拉 拉刀经仔细检查,若未发现任何异常，则可在拉床上试拉。拉削过程中，应密切注意拉刀的切削状态、切屑的形成状况及容屑情况，记录试拉时的拉削力。总之，观察拉削过程有无异常，严禁中途停止拉削和重新开动，因为这样可能引起过大的惯性力而拉断拉刀。拉削后的试件，表面粗糙度和尺寸精度应满足设计要求。拉削几个试件后，拉刀不得有崩刃和显著的磨钝现象。2.5拉刀的正确使用2.5.1拉刀的正确操作规程 （1）装卡拉刀的位置必须正确，加持必须牢固。不允许用敲击的办法将拉刀柄部装入拉刀夹头。 （2）工件基准端面上的毛刺、磕碰痕迹应仔细去除，以防止工件在拉削中歪斜。每次拉削后，应使用切削液将拉床上固定工件的法兰盘支承面冲洗干净，以免在其上附着切屑碎末和污物，影响下一工件的定位。 （3）每一工件拉完后，必须彻底清除拉刀容屑槽内的切屑，然后才能继续拉削下一个工件。 （4）拉刀使用中应经常抽检工件拉削表面质量，并观察拉刀刀刃的变化。拉削若干工件后，应用手摸一下切削刃，当感觉有积屑瘤产生时，用细油石沿刀齿后刀面向前将它轻轻抹去，否则会使拉削表面上产生纵向划痕和沟纹，引起表面粗糙度数值增大。 （5）切削液应充足。 （6）拉削中，由于机床功率不足，以及刀齿磨钝或工件歪斜等原因，可能引起拉床发出沉重地声音、拉床溜板停止运动而使拉刀卡在工件中不能进退的情况，称为“滞刀”。发生后，如果确认是由于拉床拉力不足造成的，则可设法增大拉力后将拉刀从工件中拉出；如果不是这个原因，应将拉刀连同工件从拉床上取下，再设法将两者分开，通常是采取尽量保存拉刀的方法。 （7）拉削速度应适合。2.5.2拉刀的维护保养 （1）严禁把拉刀放在拉床床面或其他硬物上，并应避免与任何硬物相碰撞，以免损伤刀齿。 （2）用后的拉刀应清洗干净，垂直吊挂在架子上，以免拉刀因自重而弯曲变形。吊挂时，各把拉刀之间应用木板隔开或保持有足够的距离，以防碰撞。 （3）运送拉刀时，如果有两把以上，则它们之间应用木板隔开或分别装在木盒中，以防滚动碰伤。 （4）较长时间不用的拉刀，应经过清洗，涂好防锈油包装后，垂直吊挂存放，或用专用木盒存放。2.5.3对拉削过程的监视 在操作中应及时 发现拉刀的磨损现象,是保证拉刀合理使用的重要环节。使用已用钝的拉刀,不仅会使刀齿产生难以修复的损伤,而且会引起拉削中较大的冲动和加 工表面粗糙度值上升。通常标志拉刀磨钝的征兆有如下几点: （1）拉刀锋利时,切削所产生的声音是轻微的沙沙声;拉刀磨钝后,切削所产生的声音为“吱吱”的叫声或“嘎嘎”的振动声。 （2）拉削力增加时，拉削中拉床压力表所示压力偶然出现压力峰值，通常是由于工件材料性质变化所致，若压力持续增高，是拉刀变钝和磨损程度增加的明显标志。 （3）切屑形成特征的变化：使用锋利的拉刀拉削时，切屑的厚度均匀，边缘平整，切屑与前刀面的接触面光滑发亮，螺旋卷曲良好。当拉削中产生的是断裂和破碎的短切屑; 边缘又很不平整, 则表示拉刀已经变钝。这时切屑与前刀面的接触面已由光亮变得灰暗并出现明显的纵向条纹。 （4）刀齿上出现一些明显的缺陷, 如前刀面上粘附了较大的积屑瘤, 切削刃上出现刻痕以及较宽的磨损带等。 （5）工件表面粗糙度逐渐变坏,工件拉出端常常出现严重的毛刺和拉崩现象,表明拉刀已经磨钝。 由上述可知,反映拉刀磨钝的现象是多方面的,因此,仅仅把拉削刃的磨损作为拉刀磨钝标准并不恰当。一般说,上述任一征兆的出现,均表明拉刀磨钝。如拉圆孔,往往是拉削表面粗糙度满足不了要求,拉出的工件孔径偏小,尽管拉刀磨损不 大,也必须修磨。3总体实验方法与技术条件的确定 查阅相关资料，可知拉刀拉削过程中会产生各种缺陷。这些缺陷通常可以归纳为以下四个方面:(1)拉削表面粗糙度达不到要求；(2)被拉削工件尺寸、形状和位置发生偏差；(3)拉刀耐用度低；(4)拉刀的崩刀和断裂8；为了尽可能避免上述缺陷的产生，以及在缺陷产生时能迅速找出原因并加以消除，现在老师的指导下，通过实验的方法将各种缺陷及它产生的原因还有消除方法一一讨论。3.1实验方法的确定 拉削刀具是一种加工内、外表面的多齿高效工具，广泛应用于机械加工中，我国已有四十多年生产拉刀的历史。生产厂家达几十家之多，但是至今还没有进行过行业抽检和系统的寿命实验工作。其主要原因就是没有符合实际又简便易行的科学的拉刀寿命实验办法。过去采用的拉刀寿命试验办法单纯地统计拉削总件数或米数，所需工作量大，时间长，实验条件不易达到统一，所以难以完成。如，中等规格的花键拉刀，拉削45#钢工件，一次寿命可达3050m，对于拉削长度3050mm的工件就需1000件以上7，若是一批拉刀或几个厂家同规格拉刀进行对比实验，所需工件数量就更为庞大，在实验室条件下根本无法实现，也不经济；在生产现场工件批量不足或实验条件不统一问题，也无法解决。故有必要制定一套切合实际的实验方法和验收办法，以便得到可靠的实验数据，对拉刀的产品质量作出正确评价。 （1）厂家拉刀应在主要条件等同情况下实验，主要条件指：拉刀总长应在同一范围内，且材料为性能等同的高速工具钢。便于现场实验，应统一拉刀前、后柄及颈部长度。其余各部由厂家尽显其能4。 （2）整个拉削实验过程以第一次修磨为界(通常情况下，第一次刃磨前拉削效果良好，基本上能考察出寿命之外的拉刀所有情况）4。 （3）寿命情况可采用拉削不同硬度、同一材料的试坯来验证4。3.2技术条件的确定3.2.1表面粗糙度表3.1 拉刀各部分表面粗糙度 部 位粗糙度Ra（微米）部 位粗糙度Ra（微米）刀齿前面0.4尖齿齿型表面0.4刀齿后面0.4第二花键拉刀侧面0.4刃带表面0.2齿背表面3.2前导部表面0.4过渡锥表面0.4后导部表面0.4矩形齿花键底径3.2柄部表面1.6矩形齿花键拉刀侧隙面0.4颈部表面3.2键槽拉刀两侧面和底面0.4矩形齿齿侧表面0.4键槽拉刀侧隙面0.4渐开线齿型表面0.4键槽拉刀前导部顶面0.43.2.2尺寸偏差（1）拉到外圆直径在全长上允许最大径向圆跳动量表3.2 各种拉刀的圆跳动量 单位（mm） 拉刀长度与外径的比值15152525最大径向圆跳动量0.030.040.06注：花键校准齿及于校准齿直径相同的的切削齿，在其直径公差范围内，跳动向一个方向9。（2） 拉刀切削齿外圆直径偏差 表3.3 拉刀切削齿外圆直径偏差单位（mm）齿升量切削齿外圆直径偏差直径齿升差0.030.0100.0100.0350.050.0150.0150.050.060.0200.0200.060.0250.025注：普通式精切齿、轮切式精切齿的外圆直径偏差按0.01，当其小于校准齿外圆直径偏差时，按校准齿直径偏差9。（3） 校准齿直径偏差 1）圆拉刀校准齿直径偏差表3.4 圆拉刀校准齿直径偏差单位（mm）被加工孔直径偏差校准齿与校准齿直径相同的切削齿直径偏差0.020.050.020.030.070.030.0102）矩形齿、尖齿、渐开线拉刀校准齿直径偏差表3.5 矩形齿、尖齿、渐开线拉刀校准齿直径偏差单位（mm）被加工孔直径偏差校准齿与校准齿直径相同的切削齿直径偏差0.0190.0070.0190.0230.0080.0230.0270.0090.0270.010注：校准齿允许按上表数值小0.002mm9。（4）花键键齿不等分累积误差 1）矩形齿花键拉刀表3.6 矩形齿花键拉刀不等分累积误差单位（mm）拉刀公称直径不等分累积误差46键620键2030键30键15300.0180.0200.0250.03030500.0200.0250.0350.04050800.0250.0350.0400.050801200.0300.0400.0450.0551200.0350.0450.0550.0652）矩渐开线和尖齿拉刀表3.7 矩渐开线和尖齿拉刀不等分累积误差单位（mm）拉刀公称直径不等分累积误差30键46键30键180.0200.0250.3018500.0250.0350.04050800.0350.0400.050801200.0400.0450.0551200.0450.0550.065（5）键槽拉刀切削齿齿高偏差表3.8 键槽拉刀切削齿齿高偏差单位（mm）齿升量齿高偏差相邻齿高偏差0.050.0200.0200.050.080.0250.0250.080.0350.035注：1.精切齿及校准齿齿高偏差为0.0159。2.键齿对刀体中心对称度允差，在键宽公差范围内9。4拉削表面粗糙度达不到要求4.1拉削表而的鳞刺 在被拉削工作的表面及键槽的侧面上，常常可以发现一些局部(靠工作拉出端)的鳞刺状毛刺，这就是所谓鳞刺(图4.1)，或称为撕裂。鳞刺出现时，往往会使拉削表面的粗糙度降低24级，因此，它对提高拉削表面粗糙度有严重的影响9。 图4.1 拉削表面的鳞刺 在老师的帮助下，所取得的一些拉削实验数据：（1）切削速度与工件表面粗糙度在太原刀具厂加工S17-3226法兰盘，试验频数2000件。切削速度（m/min）试验频数（件）粗糙度(m)1.255641.251.55362.51.948042.54206.3如下图所示，为切削速度与表面粗糙度之间的关系图：图4.2 切削速度与表面粗糙度之间的关系图（2）齿升量与工件表面粗糙度 用6-1945拉刀在太原刀具厂加工法兰盘。未改进前齿升量（单边）0.07mm，粗糙度Ra=6.3m，拉削6500件；改进后齿升量（单边）0.04mm，粗糙度Ra=2.5m，拉削7200件。材料为20GrMnTi的2907000051太阳轮400件采用相同规格的拉刀4种不同的齿升量各拉削100件后，测出工件的粗糙度如下表:齿升量ac（mm）0.020.040.060.08粗糙度Ra（um）0.81.63.26.3绘制拉刀齿升量与表面粗糙度关系的曲线图如下图所示：图4.3 拉刀齿升量与表面粗糙度关系的曲线图（3）前角与工件表面粗糙度在临沂恒跃齿轮有限公司的反馈数据：100件20CrMnTi的2907001271行星齿轮采用10前角拉削；同种数量、材料的2907000056行星轮采用13前角拉削；同种数量、材料的3030900153太阳轮就采用15前角拉削；同种数量、材料的3050900040太阳轮采用18前角拉削。在拉削完成后，对于100件工件的粗糙度取其平均值，统计数据如下表：前角0（）10131518粗糙度Ra(um)3.22.21.60.8绘制拉刀前角与表面粗糙度关系的曲线图如下图所示：图4.4 拉刀前角与表面粗糙度关系的曲线图（4） 切削液与工件表面粗糙度拉削各种材料时，可参照表4.1来选用切削液表4.1 切削液的选用工作材料碳素钢、合金钢不锈钢高温合金铸铁铜及其合金铝及其合金切削液类型乳化液或极压乳化液极压乳化液极压油干切削乳化液干切削硫化油硫化油复合油普通乳化液矿物油（510%）乳化液轻质矿物油复合油复合油煤油 选择切削液时，还应注意切削液对拉削表面质量的影响，详见表4.2表4.2 切削液对拉削表面质量的影响项目切削液拉削表面粗糙度拉削力刀具磨损拉后工件孔径切屑卷曲使用中发臭污染机床锈蚀有色金属新加工表面乳化液更好大大偏小一般易无矿物油正常小小偏大紧密不易无硫化油正常小小偏大紧密不易有 由实验可知，鳞刺形成的原因是：在拉削过程中，切屑由于摩擦力的变化而在刀齿前刀面上周期性停留，代替切削刀推挤被切削层，造成被切削层金属的聚集而使切削厚度向切削线以卜增大，使己加工表面上产生应力而被挤裂；然后，切削刀擦过这部分金属继续切削，从而在己加工表面上留卜鳞片朝向与拉刀运动方向相反的鳞刺。当拉刀刀齿上生成积屑瘤时，仍然可以产生鳞刺。这时，积屑留便起着切削刃的作用。 根据上表实验数据，引起鳞刺的主要因素有如下几方面：(1)拉削速度。在很低的拉削速度(约1.7米/分)时，鳞刺就开始形成。随着拉削速度的提高，其高度也相应增大。因此，降低拉削速度，可以减少鳞刺的生成和减低鳞刺的高度。(2)拉刀的齿升量。在相同的拉削速度下，在拉削一般材料时，鳞刺的高度随着拉刀齿升量的增大而增大。采用过大的齿升量，或因齿升量不均匀而引起某一刀齿齿升量过大时，往往会形成很深的鳞刺，以至难以被后面的精切齿所消除。而在拉削花键或键槽时，鳞刺则会直接留在键侧上。因此，减小齿升量，有利于减小鳞刺高度。但在拉削不锈钢等难加工材料时，由于冷作硬化现象比较严重，刀齿在冷硬层上拉削时容易产生鳞刺。在这种情况下，拉刀的齿升量则不宜过小(0.050.06毫米)，以便刀刃在未硬化的金属层内正常地切削。(3)刀龄前角。在拉削过程中，鳞刺的高度随着拉刀前角的增大而减小。因此，在出现鳞刺时，可重磨拉刀，以适当增大前角。(4)工件材料的硬度及热处理状况。工件材料的硬度及热处理状况对鳞刺高度有很大影响。通常在拉削软钢时，鳞刺最严重。因此，在拉削前，应对被拉削材料进行正火或调质处理，使材料的硬度在HB200至240之间最利于拉削。(5)切削液具有良好润滑性能的切削液能抑制鳞刺的生长，因而能降低鳞刺的高度，甚至不使鳞刺生成。因此，采用润滑性能较好的极压乳化切削油或极压切削油，可以减少鳞刺的生成。 结论：拉削时，拉削表面粗糙度的好坏，几乎与拉削过程中的所有因素都有关系。一般说来，拉刀的齿升量及拉削速度越小。同时工作齿数越多，刀齿前角选择适宜刀齿表面粗糙越高，容屑槽形状越适当和粗糙度越高，工件材料的可加工性越好，拉床工作状态越好，拉削过程越平稳，拉削表面的粗糙度就越好。另外，切削液和冷却方式对拉削表面质量也起着十分重要的作用4。 综上所述，当拉削中出现鳞刺时，可以采取如下措施:降低切削速度；增大前角；在工艺许可的情况下，对材料进行适当的热处理，采用润滑性能好的切削液。4.2拉削表面的划痕 拉削表面上划痕（图4.5）是由拉刀切削刃上的积屑瘤所引起的。拉削过程中，当切削刃上出现积屑瘤后，便相当牢固地粘结在刀齿的前后刀面上，代替切削刀进行切削。由于切削刃上各点所生成的积屑瘤形状不规则，犹如锯齿一样，因而使切出的表面也复印上这种不规划的痕迹，即在拉削表面上出现道道纵向划痕和沟纹9。 图4.5 拉削表面的局部划痕 由实验可见，积屑瘤的生成主要受下列因素的影响：(1)当拉刀的拉削速度低于2米/分时，一般不会生成积屑瘤；随着拉削速度的提高，积屑瘤也相应增大。(2)拉刀的齿升量越小、前角越大，积屑瘤就越难以生长。(3)工件材料的硬度很低时，积屑瘤生长很迅速，工件表面很难得到满意的光洁度。在这种情况下，应通过热处理，适当增加材料硬度。(4)在相同的条件下，凡刀齿切削刃上挤压和磨擦比较严重的部位，积屑瘤都会特别增大。因此，当切削刃上有微小的损伤(如微小崩刀、磕碰痕迹等)或制造缺陷(发分屑槽磨成前倾等)时，该部位所生成的积屑瘤会比切削刃的其他部位大得多，从而会在拉削表面的相应部位上产生很深的沟纹。当后面的精切刀齿不能消除这些沟纹时，便使加工表而残留下这些缺陷或出现刀齿分屑槽的痕迹。(5)拉刀刀齿的齿面光洁度越高，切屑与刀齿表面的摩擦便越小，积屑瘤就越不易生成。(6)采用润滑性能良好的切削液，能防止切屑与刀齿的粘结，因而可以抑制积屑瘤的生成。 结论：从以上所述可以看出，影响积屑瘤生成的因素与影响鳞刺生成的因素基木相同。因此，为防止鳞刺而采取的各项措施，即降低拉削速度、增大前角、在工艺许可的情况下对材料进行适当的热处理、采用润滑性能好的切削液等，对防止拉削表面的划痕也完全有效4。4.3拉削表而上的环状波纹 在拉削的内表面上，常常可以发现有许多彼此相距一个齿距的环状条纹，这就是所谓的“环状波纹”（图4.6）。在条纹区域内，表面光洁度比工作其他表面的光洁度要低些9。 图4.6 工件表面的环状波纹 在老师的帮助下，所取得的一些拉削实验数据： 为石家庄3302厂加工的G17-8100半轴齿轮实际长30mm，但是由于沟通不畅，按拉削长度80mm设计，齿轮齿距14mm，同时拉削齿数2个；稳定性不好，拉削出来的工件有环状波纹，后将新拉刀改成齿距为8mm，之后再拉出的工件没有环状波纹了。 由实验可知， 产生环状波纹的原因，是由于拉刀刀齿交替工作时同时工作齿数的变化而引起拉削力和拉削速度的变化，从而使拉削过程产生总支和工件的弹性变形而造成的。另外，拉床的刚性和拉削力的大小，工件定位的稳定性，以及拉削中的振动等，对环状波纹和表面光洁度也有较大的影响。 结论：为了防止环状波纹的产生，应在许可的情况下适当地增加拉刀的同时工作齿数、增大前角、减小齿升量或采用不等距齿距的拉刀。此外，还应采取措施消除拉削过程中的振动，提高拉削过程的平稳性4。4.4花键槽侧面粗糙度差 在拉削花键孔时，其花键侧面不是由拉刀的主切削刀(即圆周上的切削刀)切出，而是由副切削刀(即刀齿侧刀)切出的。对分层法拉削的花键拉刀来说，它的每一刀齿的副切削刀都参与槽侧的成形，因而会使槽侧出现各刀齿切痕间相互衔接的条纹。此外，由于其刀齿副切削刀没有后角，拉削时实际上是在挤压和撕下金属，这不仅降低了槽侧的光洁度，而且使形成的切屑边缘碎裂。这些切屑在前刀面的挤压下，力图向两边扩展。但其两边被所拉花键槽壁包围，因而切屑的碎裂端面会与槽壁发生严重的摩擦而拉毛槽壁（图4.7）。当刀齿转角处被磨损而倒圆后，上述情况将更为严重，槽侧的光洁度会急剧恶化，产生粗大的划痕或严重的鳞刺3。 图4.7 花键槽拉削示意图 在老师的帮助下，所取得的一些拉削实验数据： 榆次经纬六厂使用太原工具厂5-444E拉刀拉出的工件键宽总是大了0.01mm到0.02mm，返回太原工具厂修磨，经测量尺寸偏大，用研磨棒去掉毛刺后再一试拉，尺寸不再大0.02，符合标准。以后太原工具厂去毛刺后的5-444E拉刀，所拉工件，用户再无键宽过大的反映。 结论：为了改善花键槽侧面的粗糙度，除了在拉削中采取防止鳞刺和划痕产生的有关措施，注意保持刀齿主、副切削刀的锋利和防止刀齿齿角倒圆外，在允许的情况下，还可以用减小拉刀的齿升量，以及把分屑槽开得造近刀齿转角处等措施，使槽侧光洁度得到一些改善(因为分屑槽靠近刀齿转角处可减轻切屑端面对槽壁的摩擦)。 采用轮切式花键拉刀可以进一步改善花键槽侧的粗糙。如图4.7所示，由于轮切式花键拉刀是成组拉削的(现以两齿一组为例)，第一个刀齿是带月牙槽倒角的刀齿，只切去花键槽中部的金属，切屑不会与槽壁发生摩擦;而第二个刀齿具有与分层法拉刀刀齿相同的形状，但它只是在两齿角处切去上一刀齿留卜的金属，因此，切屑在花键槽内具有较大的扩展空间，一经切下便能立即离开槽壁，从而大大减轻了切屑端面对槽壁的摩擦。再加之其刀齿两侧刀作有较大的侧隙角、较窄的刀带和后角(通过磨刀齿键宽时将拉刀尾部稍稍抬高而获得)，因而可以得到较好的花键槽壁粗糙度3。 小结：在表面粗糙度低的上述各种问题中，拉刀的磨钝是引起拉削表面光洁度降低的重要原因之一。拉刀的磨损程度越厉害，上述各种缺陷也就越严重。因此，及时重磨拉刀，