第二次课 六、拉刀设计 拉刀设计主要有切削部分、校准部分和其它部分设计。下面以圆孔综合轮切式拉刀为例来说明其设计过程。 (一)切削部分的设计 1．齿升量fz 粗切齿的齿升量较大。因为加工余量的80%要由粗切齿去切除，但其齿升量也不易过大，过大则拉削力大，一则影响拉刀的强度和拉床的负荷；二则很难获得表面粗糙度值小的拉削表面。一般推荐齿升量fz=O．03～0． 精切齿的齿升量fz较小。考虑到加工精度与表面质量，其齿升量fz一般取0．01～O． 过渡齿齿升量介于粗切齿与精切齿的齿升量之间，且大小不等、逐渐减小。这样安排过渡齿的齿升量，其目的是使拉削力从粗切齿组到精切齿组起到一个平稳的过渡，保持拉削过程的平稳性。 2．几何参数 (1)前角γ0 一般根据工件材料选取。拉削钢料时，为减小切削变形，降低拉削力，提高拉削表面质量，一般y0—5。～20。(材料韧性大，y0取得大些)；拉削铸铁时，为加强切削刃强度，γ0应选得小些，约为5°～10°。 (2)后角ao 拉刀属于定尺寸刀具，为使刀齿沿前面重磨后直径变化较小，以延长拉刀的使用寿命，其后角ao应选得小些，一般ao=1°～3°。 (3)刃带ba1 为了使拉刀制造时便于测量，拉削时起支撑作用和重磨后又能保持疵不变，各刀齿后面上留有宽度为ba1、后角为零的刃带。但一般ba1不宜太宽，以免增大摩擦，使拉削表面质量降低，通常ba1=0．1～O．4nm，粗切齿取得小些，精切齿取得大些。 3．齿距P 齿距指相邻两刀齿间的轴向距离。在设计齿距P时，要着重考虑两个方面的问题，即容屑空间与拉削平稳性。若齿距P小，则同时工作齿数多，拉削平稳性好，拉削表面质量高。但齿距P过小，容易造成容屑空间不够，切屑挤塞于容屑槽内而折断拉刀。一般齿距P的设计原则是：在保证有足够容屑空间的前提下，同时工作齿数zе尽可能多些。一般zе≥3。 通常推荐：
式中 PI，PⅡ，PⅢ——分别为粗切齿、过渡齿和精切齿齿距，mm； Lo——拉削长度，mm。 4．容屑槽 拉削属于封闭式切削，切屑被封闭于容屑槽中，所以对容屑槽的要求是：有足够的空间并能使切屑自由卷曲，以免堵塞和损坏刀齿；能使刀齿有足够的强度和较多的重磨次数。 ①直线齿背型 齿背为直线，槽底有一圆弧r，形状简单，制造容易，常用于拉削脆性材料及一般钢材。 ②曲线齿背型 齿背为曲线，槽底为圆弧，这种槽型有利于切屑卷成螺旋形，适应于拉削塑性较大的金属。 ③加长齿距型 槽底为一直线，用两圆弧r分别与前面、齿背相连接。这种槽型有足够的容屑空间，适应拉削长度L。较大的工件，综合轮切式拉刀常用这种槽型。 容屑槽深度^ 确定容屑槽时，必须注意容屑条件。因为切屑卷曲不可能{jd1}紧密，所以应使容屑槽的有效容积大于切屑体积。 即
一般容屑槽的有效容积与切屑体积的比为2～4，这个比值用K来表示，于是有：
整理得：
式中h——容屑槽深度，mm； K——容屑系数，一般加工钢料K=2．5～3．5，加工铸铁K一2～2．5； hD——切削厚度，综合轮切式拉削hD=2fz，mm； Lo——拉削长度，mm。 容屑槽按其深度不同，可分为浅槽、基本槽和深槽。根据齿距P和槽深h，可在有关资料中查出容屑槽的各个参数。 5．分屑槽 拉刀在拉削塑性材料时，如果切削刃上没有分屑槽，则每个刀齿切下的金属层是一个圆环，对拉削过程不利，并且它会套在容屑槽中，使切屑xx困难。所以对直径较大的拉刀而言，在前、后相邻切削齿的切削刃上要做出交错分布的分屑槽，使切屑分成若干小段，切屑卷曲顺利，xx方便。拉削脆性材料，因是崩碎形切屑，无须做出分屑槽。 分屑槽形式有圆弧形、V形和U形三种。分屑槽的深度h1应大于齿升量fz，否则不能分屑。其槽底后角一般设计为αo+2°，为了保证拉削质量，{zh1}一个精切齿不开分屑槽。 6．切削齿数z 切削齿由粗切齿zI、过渡齿zⅡ和精切齿zⅢ三部分组成。其齿数为： Z= ZⅠ+ ZⅡ+ ZⅢ (1)粗切齿齿数z1
式中A——总余量(见图8—10)，mm； AⅡ——过渡齿拉削余量，mm； AⅢ——精切齿拉削余量，mm。 zI，应按四舍五入的原则取为整数。 (2)过渡齿齿数zⅡ zⅡ一般取3～5个。 (3)精切齿齿数zⅢ zⅢ一般取3～7个。 7．直径 {dy}个刀齿直径：当预制孔精度较低时，为避免因拉削余量不均匀，使拉刀承受过大的负荷，{dy}个刀齿直径可取
(二)校准部分设计 校准部分的校准齿不设齿升量，只对拉削表面起修光和校准作用。 1．几何参数 (1)前角γ0Ⅳ 因校准齿不参加切削，前角可取0°～5°；或为制造方便，取γ0Ⅳ=γ0。 (2)后角a0Ⅳ 为了使拉刀重磨后直径变化小，延长拉刀使用寿命，aoⅣ< a0，或取aoⅣ=1°。 (3)刃带宽度bаⅣ 为了使拉刀重磨后直径变化小及拉削平稳，校准齿上也留有刃带，其宽度比精切齿大一倍左右。一般取6。Tv一0．4～0．8ram。 2．齿距与槽型 由于校准齿只起修光、校准作用，其齿距可短些，以缩短拉刀长度。 当粗切齿的齿距PI>lOmm时，PⅣ一(O．6～0．8)PI； 当粗切齿的齿距PI≤lOmm时，PⅣ一PI。 校准齿的槽型一般做成与切削齿相同。 3．齿数与直径 当被拉削孔的精度要求较高时，校准齿的齿数zⅣ应多些，常取zIv=3～7。 重磨拉刀时，只需重磨切削齿。当{zh1}一个精切齿因重磨后直径减小，{dy}个校准齿就成为新的{zh1}一个精切齿。以后重磨直径再减小，依此类推。 为了增加拉刀的重磨次数和延拉刀的使用寿命，校准齿的直径应等于被拉削孔的{zd0}直径dmmax。但考虑到拉削后孔径可能产生扩张或收缩，校准齿的直径： doⅣ=dmmax±δ 式中δ——拉削后孔径的扩张量或收缩量，mm。 拉削后，若孔径产生扩张，取“一”号；若孔径产生收缩，取“+”号。 一般扩张量是通过试验来确定。其值与孔径公差有关，约取 δ=(O．12～0．14)IT 式中 IT——拉削后孔径的公差。 收缩现象常发生在下列情形。 (1)拉削韧性金属材料时，收缩量可取δ=O． (2)加工薄壁工件时，占可按下式计算： 拉削3号钢或5号钢时，δ=O．3dmmax-1．4T(μm) 拉削40Cr或18CrNiMnWA时，δ=0．6dmmax--2．8T(μm) 式中dmmax——拉削后孔的{zd0}直径，mm。 T——孔壁厚度，mm。 |
