第五章专用刀具设计二

1、第第 五五 章章 专用刀具设计专用刀具设计 一、拉刀的用途及拉削特点一、拉刀的用途及拉削特点 拉削时，可以是工件固定不动，拉刀作直线主运动。也有采取拉削时，可以是工件固定不动，拉刀作直线主运动。也有采取将工件装在连续运动的链式传送带的随行夹具上作直线主运动。将工件装在连续运动的链式传送带的随行夹具上作直线主运动。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 拉刀是一种多齿刀具，从头部向尾的刀齿其齿升量是逐渐增拉刀是一种多齿刀具，从头部向尾的刀齿其齿升量是逐渐增加的。通过拉刀与工件之间的相对直线运动，一层层地从工件上加的。通过拉刀与工件之间的相对直线运动，一层层地从工件上切下多余金属。切下多余金属

2、。工工件件拉拉刀刀拉刀拉刀工件工件夹具夹具1.1.拉刀的用途拉刀的用途 拉削加工方法应用广泛，如下图所示。拉削加工方法应用广泛，如下图所示。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计2.2.拉削特点拉削特点（2 2）拉削后工件精度与表面质量高）拉削后工件精度与表面质量高 拉削速度较低，每个刀齿的切削厚度小，拉削平稳。拉削速度较低，每个刀齿的切削厚度小，拉削平稳。（1 1）生产率高）生产率高 拉刀同时切削的刀齿多，一次行程完成可粗拉刀同时切削的刀齿多，一次行程完成可粗- -半精半精- -精加工精加工 。（3 3）拉刀耐用度高）拉刀耐用度高 拉削速度低，切削温度低，每个刀齿实际切削的时间短。拉削速

3、度低，切削温度低，每个刀齿实际切削的时间短。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计（4 4）拉削加工应用范围广）拉削加工应用范围广 可加工各种形状的通孔及没有障碍的外表面。可加工各种形状的通孔及没有障碍的外表面。（5 5）拉削运动简单）拉削运动简单 拉削只有直线主运动，进给运动靠相邻刀齿的齿升量完成。拉削只有直线主运动，进给运动靠相邻刀齿的齿升量完成。 二、拉刀的种类和应用范围二、拉刀的种类和应用范围 内拉刀内拉刀 有圆孔拉刀、花键拉刀、方孔拉刀和键槽拉刀。有圆孔拉刀、花键拉刀、方孔拉刀和键槽拉刀。1.1.按加工工件表面的不同分为：按加工工件表面的不同分为：内拉刀和外拉刀内拉刀和外拉刀 （

4、1 1）圆孔拉刀）圆孔拉刀 其刀齿做成和被加工的孔形相同。其刀齿做成和被加工的孔形相同。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 注意：注意： 一般键槽拉刀的刀体制成与键槽等宽，如果键槽宽度一般键槽拉刀的刀体制成与键槽等宽，如果键槽宽度很小拉刀强度不够，可加宽刀体。很小拉刀强度不够，可加宽刀体。 （2 2）键槽拉刀）键槽拉刀 用于加工圆孔中的键槽。键槽拉刀做成扁平体用于加工圆孔中的键槽。键槽拉刀做成扁平体结构，工作时由导向套的矩形槽定位，以保证键槽和孔的相对位置。结构，工作时由导向套的矩形槽定位，以保证键槽和孔的相对位置。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 外拉刀外拉刀 有平面拉刀、

5、成形拉刀及齿轮拉刀等。有平面拉刀、成形拉刀及齿轮拉刀等。 平面拉刀平面拉刀成形成形拉刀拉刀齿轮拉刀齿轮拉刀 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 2. 2.按拉刀结构型式分为：按拉刀结构型式分为：整体式和组合式整体式和组合式组合式组合式 主要用于大尺寸和硬质合金拉刀。利于节省主要用于大尺寸和硬质合金拉刀。利于节省贵重刀具材料、更换刀齿及延长拉刀的使用寿命。贵重刀具材料、更换刀齿及延长拉刀的使用寿命。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 整体式整体式 主要用于中、小型尺寸的高速钢拉刀。主要用于中、小型尺寸的高速钢拉刀。 如：如：发动机生产线上拉削发动机生产线上拉削“柴油机柴油机”缸体外

6、缸体外表面所用的硬质合金组合式拉刀。表面所用的硬质合金组合式拉刀。推刀推刀 是从后面推动完成切削的刀具。为避免推刀在工作中是从后面推动完成切削的刀具。为避免推刀在工作中受压弯曲，一般推刀较短，其长径比受压弯曲，一般推刀较短，其长径比 L/d 1215。推刀只用于加工余量较小的内表面和修整热处理后（硬度小推刀只用于加工余量较小的内表面和修整热处理后（硬度小于于HRC45HRC45）的变形量。）的变形量。 3. 3.按拉刀的工作状态分为：按拉刀的工作状态分为：推刀和拉刀推刀和拉刀 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 三、拉刀的结构三、拉刀的结构 1. 1. 拉刀的组成拉刀的组成 头部头部 拉

7、刀的夹持部分，传递动力。拉刀的夹持部分，传递动力。 颈部颈部 头部与过渡锥的连接部分。便于夹头夹住拉刀头部。头部与过渡锥的连接部分。便于夹头夹住拉刀头部。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 前导部前导部 引导工件，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜。引导工件，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜。 过渡锥过渡锥 易于拉刀前导部进入工件孔，并对准中心。易于拉刀前导部进入工件孔，并对准中心。 后导部后导部 用于保证拉刀工作结束之前，离开工件时拉刀的用于保证拉刀工作结束之前，离开工件时拉刀的正确位置，防止工件下垂而损伤已加工表面及拉刀刀齿。正确位置，防止工件下垂而损伤已加工表面及拉刀刀齿。 第第 二二 节

8、节 拉拉 刀刀 设设 计计 校准齿校准齿 刀齿直径相同，刀齿直径相同，大小等于工件拉削后孔的直径。大小等于工件拉削后孔的直径。只切除工件弹性恢复量，起校准、修光和备用齿作用。只切除工件弹性恢复量，起校准、修光和备用齿作用。 切削齿切削齿 担负切削工作。担负切削工作。 2. 2.拉刀切削部分几何参数拉刀切削部分几何参数0 前角前角0 后角后角r 主偏角主偏角r 副偏角副偏角 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 ba 刃带宽度，用于控制刀齿直径，增加刀齿前刀面的重刃带宽度，用于控制刀齿直径，增加刀齿前刀面的重磨次数，提高拉刀使用寿命及拉削过程的稳定性。磨次数，提高拉刀使用寿命及拉削过程的稳定

9、性。 3. 3.拉刀切削部分主要结构参数拉刀切削部分主要结构参数 fz 齿升量，即切削部的前、后刀齿高度差。齿升量，即切削部的前、后刀齿高度差。 p 齿距，即两相邻刀齿之间的轴向距离。齿距，即两相邻刀齿之间的轴向距离。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 h 容屑槽深度，从顶刃到容屑槽底之间的距离。容屑槽深度，从顶刃到容屑槽底之间的距离。 四、拉削方式和拉削图形四、拉削方式和拉削图形拉削方式拉削方式指指拉刀从工件上切除余量的顺序。拉刀从工件上切除余量的顺序。 拉削方式拉削方式 关联刀齿负荷的分配、拉刀长度、拉削力的大小、关联刀齿负荷的分配、拉刀长度、拉削力的大小、拉刀的磨损与耐用度、工件

10、加工表面质量、生产率和制造成本。拉刀的磨损与耐用度、工件加工表面质量、生产率和制造成本。 拉削方式分为：拉削方式分为：分层式、分块式、综合式。分层式、分块式、综合式。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 拉削图形拉削图形用于表示拉削方式的图形。用于表示拉削方式的图形。 1. 1.分层式拉削方式分层式拉削方式成形式和渐成式成形式和渐成式 （1 1）成形式拉削）成形式拉削 拉刀每个刀齿的轮廓与零件最终加工表面形拉刀每个刀齿的轮廓与零件最终加工表面形状相似，尺寸不同，切削齿的高度逐渐向后递增。状相似，尺寸不同，切削齿的高度逐渐向后递增。 拉削时工件上的余量被一层一层地切去，由最后一个刀齿切拉削

11、时工件上的余量被一层一层地切去，由最后一个刀齿切出所要求的尺寸。再经校准齿修光校准，达到零件预定的尺寸精出所要求的尺寸。再经校准齿修光校准，达到零件预定的尺寸精度及表面粗糙度。度及表面粗糙度。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 刀齿的轮廓形状需要和最终工件的孔形相似，除圆孔拉刀刀齿的轮廓形状需要和最终工件的孔形相似，除圆孔拉刀其它孔形拉刀制造困难。其它孔形拉刀制造困难。 能获得较高的工件加工表面精度；加工平面和圆孔的拉刀能获得较高的工件加工表面精度；加工平面和圆孔的拉刀齿形简单，制造容易。齿形简单，制造容易。 分屑槽使切屑表面形成一条加强筋，卷分屑槽使切屑表面形成一条加强筋，卷屑困难，

12、需加大容屑空间。则每个刀齿切除的屑困难，需加大容屑空间。则每个刀齿切除的切屑很薄，需较多的刀齿来切完余量。切屑很薄，需较多的刀齿来切完余量。故故成形成形式拉刀较长，耗费刀材，拉削生产率较低。式拉刀较长，耗费刀材，拉削生产率较低。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 成形式拉削的优点和缺点成形式拉削的优点和缺点 分屑槽与切削刃交界处呈尖角，其散热条分屑槽与切削刃交界处呈尖角，其散热条件差，刀齿磨损较快。件差，刀齿磨损较快。 （2 2）渐成式拉削）渐成式拉削 拉刀刀齿的廓形与工件最终表面形状完全不拉刀刀齿的廓形与工件最终表面形状完全不同，工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成。同，工件表

13、面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成。 优点优点 拉刀的刀齿只需制成简单的直线形或圆弧形。对于复拉刀的刀齿只需制成简单的直线形或圆弧形。对于复杂工件表面的加工，渐成式拉刀的制造比成形式简单杂工件表面的加工，渐成式拉刀的制造比成形式简单。 缺点缺点 在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，使工件的加工表面质量稍差。使工件的加工表面质量稍差。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计如图所示如图所示 2. 2.分块式拉削方式分块式拉削方式 分块式拉削分块式拉削 工件上的每一层金属由一组尺寸基本相同的刀齿工件上的每一层金属由一组尺寸基本相同的刀齿切

14、去，每个刀齿仅切去一层金属的一部分。切去，每个刀齿仅切去一层金属的一部分。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计如图，如图，三个刀齿为一组的圆孔拉刀刀齿构造及拉削图形。三个刀齿为一组的圆孔拉刀刀齿构造及拉削图形。余下的残留金属余下的残留金属6 6 由同一组的刀齿由同一组的刀齿3 3切除，该刀齿不需要圆弧切除，该刀齿不需要圆弧分屑槽。为避免形成整圈金属，其直径应比同组分屑槽。为避免形成整圈金属，其直径应比同组1 1、2 2刀齿的直径刀齿的直径小小0.02 0.05mm。因此，。因此，分块式拉削也称为轮切式拉削。分块式拉削也称为轮切式拉削。 图中：第图中：第1 1、2 2 齿的直径相同，但切削

15、刃位置相互错开，分别齿的直径相同，但切削刃位置相互错开，分别切除工件上同一层金属的切除工件上同一层金属的 4 4、5 5 部分。部分。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计工件切削层工件切削层刀齿刀齿 分块式拉削方式的优点和缺点分块式拉削方式的优点和缺点 优点：优点：切削刃的圆弧长度（即切削宽度）较短，允许的切削切削刃的圆弧长度（即切削宽度）较短，允许的切削厚度较大，厚度较大，故拉刀长度缩短。故拉刀长度缩短。 缺点：缺点：因拉削厚度大，故拉削后的工件表面质量稍差。因拉削厚度大，故拉削后的工件表面质量稍差。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 3. 3.组合式拉削方式组合式拉削方式 组

16、合式拉削组合式拉削 将拉刀的粗切齿采用分块式（轮切式）结构，精将拉刀的粗切齿采用分块式（轮切式）结构，精切齿采用成形式结构。切齿采用成形式结构。 如图：如图：A 部分为粗切齿；部分为粗切齿；B 部分为过渡齿；部分为过渡齿；C C 部分为精切齿；部分为精切齿；D D 部分为校准齿。部分为校准齿。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 综合式拉削的特点：综合式拉削的特点：缩短了拉刀的长度，可保持较高的生产率，缩短了拉刀的长度，可保持较高的生产率，获得较好的工件加工精度和表面质量。获得较好的工件加工精度和表面质量。 刀齿刀齿1 1切除第一层金属的一半左右，刀齿切除第一层金属的一半左右，刀齿2 2

17、 比刀齿比刀齿1 1高出一个齿高出一个齿升量，既要切除本层金属的一半左右，还要切除刀齿升量，既要切除本层金属的一半左右，还要切除刀齿1 1留下的一半留下的一半左右金属层，刀齿左右金属层，刀齿3 3与刀齿与刀齿2 2一样交错切削，直至粗切余量切完。一样交错切削，直至粗切余量切完。 （2 2）精切齿采取成形式结构）精切齿采取成形式结构 如图拉刀的如图拉刀的4 4、5 5、6 6为精切齿，分别切除为精切齿，分别切除7 7、8 8、9 9金属层。金属层。 （1 1）粗切齿为不分组的分块式结构）粗切齿为不分组的分块式结构 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计

18、 五、圆孔拉刀设计五、圆孔拉刀设计 1. 1.切削部分结构及参数设计切削部分结构及参数设计 1 1）确定拉削方式（拉削图形）确定拉削方式（拉削图形） 圆孔拉刀大多采用组合式的拉削方式，即粗切齿采取不分组圆孔拉刀大多采用组合式的拉削方式，即粗切齿采取不分组的轮切式结构，精切齿采取成形式结构，过渡齿可采取成形式，的轮切式结构，精切齿采取成形式结构，过渡齿可采取成形式，也可采取轮切式。也可采取轮切式。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 2 2）确定拉削余量）确定拉削余量 拉削余量的大小应保证能将前道工序所造成的加工误差和表拉削余量的大小应保证能将前道工序所造成的加工误差和表面破坏层全部拉去，

19、使拉削后工件的尺寸精度及表面质量达到预面破坏层全部拉去，使拉削后工件的尺寸精度及表面质量达到预定的要求。定的要求。 一般拉削余量是根据拉削长度、孔径大小以及上道工序的加一般拉削余量是根据拉削长度、孔径大小以及上道工序的加工精度等条件来确定。工精度等条件来确定。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 3 3）确定拉刀材料）确定拉刀材料 拉刀材料一般选用拉刀材料一般选用W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2牌号的高速钢，按整体结构构牌号的高速钢，按整体结构构造，一般不焊接头部和尾部。造，一般不焊接头部和尾部。 为了延长拉刀寿命，也用为了延长拉刀寿命，也用W2Mo9Cr4VCo8W2Mo9Cr

20、4VCo8、W6Mo5Cr4V2A1W6Mo5Cr4V2A1等硬等硬度和耐磨性均较高的高性能高速钢。度和耐磨性均较高的高性能高速钢。 粗切齿应切去拉削余量的粗切齿应切去拉削余量的80%80%，每齿的齿升量相等；，每齿的齿升量相等； 过渡齿齿升量从粗切齿升量逐齿递减至精切齿的齿升量。过渡齿齿升量从粗切齿升量逐齿递减至精切齿的齿升量。 精切齿的齿升量最小，但不得小于精切齿的齿升量最小，但不得小于 0.005mm0.005mm。 成形式拉刀的齿升量成形式拉刀的齿升量 是相是相邻两个刀齿高度之差；邻两个刀齿高度之差； 轮切式拉刀的齿升量轮切式拉刀的齿升量 是相是相邻两组刀齿高度之差。邻两组刀齿高度之差

21、。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 4 4）确定齿升量确定齿升量 fz 齿升量的大小齿升量的大小 与刀齿数、拉刀长度、节约刀材、拉刀制造、与刀齿数、拉刀长度、节约刀材、拉刀制造、生产率、切削力以及拉刀寿命等有关联。生产率、切削力以及拉刀寿命等有关联。1 pLze 查表确定查表确定 p p 后，可用公式计算同时齿数：后，可用公式计算同时齿数： 齿距过大，则拉刀过长，制造成本高，拉削生产率低，同时齿距过大，则拉刀过长，制造成本高，拉削生产率低，同时工作齿数也减少，拉削过程不平稳，影响拉削表面质量。工作齿数也减少，拉削过程不平稳，影响拉削表面质量。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计

22、 5 5）确定齿距确定齿距 p 齿距过小，则容屑空间减小，切屑容易堵塞；同时工作齿数齿距过小，则容屑空间减小，切屑容易堵塞；同时工作齿数也会增多，切削力相应增大；刃磨刀齿较困难。也会增多，切削力相应增大；刃磨刀齿较困难。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 为避免在拉削过程中产生周期振动，齿距可为不等齿距。为避免在拉削过程中产生周期振动，齿距可为不等齿距。 为保证拉削过程平稳，拉刀同时工作齿数不得少于两个。为保证拉削过程平稳，拉刀同时工作齿数不得少于两个。 拉刀齿距大小主要取决于容屑情况及拉刀强度。拉刀齿距大小主要取决于容屑情况及拉刀强度。 确定齿距确定齿距 p 应注意以下几点：应注意以

23、下几点： 加长齿距槽加长齿距槽 其底部由两段圆弧和一段直线组成，齿距较其底部由两段圆弧和一段直线组成，齿距较大，有足够的容屑空间，适用于加工深孔或孔内有空刀槽的工件。大，有足够的容屑空间，适用于加工深孔或孔内有空刀槽的工件。 容屑槽主要有双圆弧容屑槽、加长齿距槽。容屑槽主要有双圆弧容屑槽、加长齿距槽。 第第 二二 节节 拉拉 刀刀 设设 计计 6 6）确定容屑槽形状与尺寸）确定容屑槽形状与尺寸 双圆弧容屑槽双圆弧容屑槽 具有较宽的容屑空间，并能保证良好的卷具有较宽的容屑空间，并能保证良好的卷屑，用于拉削钢料及其他塑性金属。特别适合于齿距屑，用于拉削钢料及其他塑性金属。特别适合于齿距 p12mm的的圆孔拉刀。圆孔拉刀。 分屑槽的深度必须大于齿升量。分屑槽的深度必须大于齿升量。 槽底后角应稍大于拉刀刀齿后角，应竭力避免槽底成弧形槽底后角应稍大于拉刀刀齿后角，应竭力避免槽底成弧形或平行于拉刀轴线。或平行于拉刀轴线。 分屑槽的数目应保证切屑宽度不太大，便于卷曲，利于容分屑槽的数目应保证切屑宽度不太大，便于卷曲，利于容纳在容屑槽中。纳在容屑槽中。 设计分屑槽设计分屑槽 在拉刀前后刀齿上交错地磨出分屑槽。在拉刀前后刀齿上交错地磨出分屑槽。 目的：目