金属基础及原理 1

第一节拉刀的种类第二节拉刀的结构及主要参数第三节拉削方式第四节拉刀的使用与刃磨拉刀是一种在拉床（如卧式外拉床、立式内拉床）上通过一次进给（主运动），在短时间内就能完成特别难加工工件轮廓加工的一种多齿刀具。拉削过程如下图所示。拉削时，利用拉刀上相邻刀齿尺寸的变化可依次从工件上切下很薄的金属层，从而获得精度高、表面质量好的工件表面。拉削加工精度等级可达到IT9~IT7，表面粗糙度Ra3.2~0.5µm。拉削主要特点：能加工各种形状贯通的内、外表面，加工精度高，生产效率高，拉刀的使用寿命长，但拉刀制造较复杂。应用：主要用于大量、成批生产。对有些形状复杂的孔和槽，虽是单件、小批量生产，也可用拉削加工。第一节拉刀的种类一、按被加工表面部位分类1．内拉刀

内拉刀根据加工表面形状的不同有圆孔拉刀、方孔拉刀、花键拉刀、渐开线花键拉刀及其他形状的拉刀。2．外拉刀

外拉刀有平面拉刀、齿槽拉刀及直角拉刀等。直角拉刀采用组合结构形式，其将拉刀工作部分固定在刀体上，结构简单，制造方便且节省材料。二、按加工时受力方向分类

按加工时受力方向不同，拉刀可分为拉削用拉刀和拉削用推刀。三、按拉刀结构分类按拉刀结构不同，拉刀可分为整体拉刀、装配拉刀、焊齿拉刀和镶齿拉刀。

整体拉刀主要为中、小型尺寸的高速钢拉刀。a）装配拉刀b）焊齿拉刀c）镶齿拉刀加工大尺寸、复杂形状表面的拉刀则可由几个零部件组装而成，如下图a所示的装配拉刀；硬质合金拉刀利用焊接或机械镶装的方法将刀齿固定在结构钢刀体上，如下图b、c所示。第二节拉刀的结构及主要参数一、拉刀的结构拉刀的种类繁多，结构各异，但它们的主要组成部分基本相同。下图为典型圆孔拉刀的主要结构。二、拉刀切削部分的主要参数和结构

1．齿升量f

z齿升量是指前后相邻两刀齿（或齿组）的高度差或半径差。它是拉刀的重要结构参数。齿升量fz的大小影响加工表面质量、拉削力、拉刀磨损、拉刀长度和拉削效率。齿升量的选择原则：（1）粗切齿齿升量在保证拉刀强度和拉床拉力足够的条件下，尽量选择较大值。通常粗切齿齿升量的数值根据工件材料的性质和拉刀的类型来确定。分层式拉刀粗切齿齿升量见下表。（2）精切齿的齿升量一般根据被拉削表面质量和精度来确定，应尽量选小些。（3）精切齿和粗切齿之间的几个刀齿为过渡齿，过渡齿的齿升量应从粗切齿的齿升量逐齿递减至精切齿的齿升量，目的是使刀齿负荷逐渐下降，拉削平稳。校准齿的齿升量为零。2．前角γo拉刀的前角γo根据工件材料选择。工件材料的强度和硬度比较高时，γo应选得小些；反之，则应选得大些，见下表。

拉刀后角与刃带宽见下表。4．齿距（p）和同时工作齿数齿距p是相邻两刀齿间的轴向距离。同时工作齿数是指在拉削过程中，在拉削长度范围内参与工作得最大刀齿数量。齿距的大小主要影响同时工作齿数和容屑空间。当齿距过大时，同时工作齿数过少，会使拉削过程不平稳，降低加工表面质量，同时将增大拉刀长度，降低生产效率。如果齿距过小，容屑空间就会减小，切屑容易堵塞，而且同时工作齿数将增多，致使切削力增大，严重时可能使拉刀折断。

5．容屑槽容屑槽的形状和尺寸应保证有合理的前角，可使切屑沿前面顺利流出和卷曲、容屑槽空间足够大以及刀齿有足够的强度和较多的重磨次数。6．分屑槽

分屑槽的作用是减小切削宽度，便于将切屑容纳在容屑槽中及清除切屑。对于切削刃较长的刀齿，都要磨出分屑槽。

分屑槽的一般要求：

（4）分屑槽的数目nk应保证每段切屑宽度不大于5～7mm，nk最好取偶数。（5）最后1～2个精切齿一般不开分屑槽，加工铸铁等脆性材料不开分屑槽。（6）对于圆弧形分屑槽，某一刀齿的刃宽应大于前一刀齿对应位置上的槽宽，一般要大于0.5mm。7．齿数和直径（1）拉刀齿数一把拉刀齿数的多少是由加工余量和齿升量的大小确定的。根据粗切齿齿升量和已知的加工余量A，拉刀齿数可按下式估算：

式中：—拉刀齿数；A—加工余量，mm；

—齿升量，mm。（2）拉刀直径圆孔拉刀第一个刀齿主要用于修光预制孔的毛边，齿升量应取得小些或者为零。一般第一个刀齿直径可等于预制孔的最小极限尺寸D0min，最后一个精切齿直径等于校准齿直径。校准齿直径的基本尺寸应为：db校式中：—拉削后孔径的最大极限尺寸，mm；—拉削后孔径的扩张量或收缩量，应通过试验来确定，一般在0.003～0.01mm。第三节拉削方式拉削方式是指拉刀切除余量的顺序和方式。拉削方式直接影响刀齿切除金属层的形状、刀齿的负荷分配及加工工件表面的形成过程，从而影响拉刀的结构、拉削力、拉刀耐用度、拉削表面质量及生产效率。一、分层式拉削分层式拉削的特点是将加工余量一层一层地切除。其中根据已加工表面的形成过程不同，又可分为同廓式拉削和渐成式拉削。1．同廓式拉削各刀齿形状与工件已加工表面最终形状相同。由最后一个切削齿和校准齿形工件最终的形状和尺寸。同廓式拉削的切削厚度小，切削宽度大，拉刀齿数较多，长度也长，产生的拉削力大，刀具成本高，生产效率低，但获得的工件表面质量较好。其主要用于加工余量较少和较均匀的中小尺寸工件，也用于加工精度要求高的成形表面。2．渐成式拉削各刀齿形状与工件已加工表面最终形状不同，工件最终形状和尺寸是由各刀齿切出的表面连接而成。拉刀制造简单，但获得的表面质量较差。二、轮切（分块）式拉削轮切式拉削是将加工余量分为若干层，每层被刀齿分段切除。按这种拉削方式设计的拉刀上有几组刀齿，每组刀齿中包含着两个或三个刀齿。同一组刀齿的直径相同或基本相同，每个刀齿的切削位置是相互错开的，各切除同一层金属中的一部分，全部余量由几组刀齿按顺序切除。轮切式拉削的优点：每一个刀齿的切削厚度大、切削宽度小。由于切削厚度比分层拉削式大两倍以上，因此所需的齿数仍可减少，拉刀的长度短，生产效率高，又可节省刀具材料。刀具的强度高，散热良好，故刀齿的磨损量少，使用寿命长。轮切式拉削的缺点：轮切式拉刀的结构复杂，制造困难，拉削后的工件表面也较粗糙。轮切式拉削的应用：主要适用于加工尺寸大、余量多的内孔。可用来加工带有硬皮的铸件和锻件。三、组合式拉削组合式拉削吸取了轮切式与同廓式拉削的优点而形成的一种拉削方式，即粗切齿及过渡齿制成轮切式结构，这样就可缩短拉刀长度，提高生产效率，且工件表面质量高。组合式拉刀刀齿的齿升量分布较合理，故拉削余量大，且齿数较分层式拉削的少，拉刀长度短，拉削平稳，拉刀耐用度较高，但刀具制造复杂。第四节拉刀的使用与刃磨一、拉刀的合理使用1．正确使用拉刀（1）在使用新拉刀前，必须将防锈油洗净并仔细检查刀齿是否锋利。（2）装夹拉刀时，位置要准确，夹持要可靠。（3）拉削后，应用铜刷将附着在切削刃上的切屑刷除干净。（4）拉削中，若拉床拉力不够、工件偏斜以及其他原因会使拉床发出沉重的响声，甚至使拉床滑板停止移动，拉刀被卡在工件里，此时应立即停车检查。第四节拉刀的使用与刃磨2．正确保管拉刀（1）严禁把拉刀放在拉床床面或其他硬度高的物体上，避免拉刀与硬物碰撞，以免碰伤刀齿。（2）拉刀使用完毕，应清洗干净后垂直吊挂在架子上，以免拉刀因自重而发生弯曲变形。较长时间不用的拉刀，应清洗和涂防锈油后包扎好，垂直吊挂在架子上。（3）运送拉刀时，更要注意保护拉刀刀齿。一般使用专用木盒放置拉刀，防止拉刀滚动。第四节拉刀的使用与刃磨3．合理选择切削液4．合理选择拉削速度由于刀齿切削时处于封闭状态，散热条件较差，会使切削热稳定上升，加剧拉刀刀齿磨损，影响加工表面质量和刀具耐用度，因此，合理选用切削液对改善加工表面质量和提高刀具耐用度十分重要。拉削采用的切削液主要有乳化液和硫化油。拉削速度是拉刀切削用量中唯一能进行调整的参数。拉刀耐用度、生产效率和加工表面质量在很大程度上都取决于拉削速度的选择。二、拉刀的修复1．拉刀个别刀齿有较严重的损伤、缺口或崩刃时，可将该齿磨掉，再把该齿的齿升量均匀地分摊到后面各刀齿上，但同时工作齿数不能太少。2．拉刀经多次刃磨后，直径变小将要报废时，可将拉刀装到普通车床上，一端用三爪自定心卡盘夹紧，另一端用回转顶尖顶住。开车后用带负前角的硬质合金车刀逐齿挤压刀齿前面。挤压后直径可增大0.01～0.02mm，然后再研磨，使其达到规定尺寸。3．校准齿严重磨损后，可将校准齿全部磨去（留下芯杆），并在端部切出螺纹，再套上新的校准齿，然后用螺母压紧。为保证新装校准齿与芯杆的同轴度，校准齿的最后刃磨应在镶套以后进行。修复校准齿三、拉刀的重磨1．锥面刃磨法锥面刃磨法是用砂轮的圆锥面磨削刀齿前面。优点：操作比较简单，容易保证刃磨的前角值。缺点：刃磨时砂轮与前面的实际