内孔圆拉刀课程设计

新乡学院

题目金属切削原理与刀具课程设计

学院机电工程学院

年级10级专业机械设计制造及其自动化班级机自本二班学号10050202018

学生姓名杨冬根

目录

一、圆孔拉刀设计参数 (3)

二、圆孔拉刀简述 (4)

三、拉削方式选择 (4)

四、拉削设备选择 (4)

五、拉刀材料选择 (4)

六、齿升量 (5)

七、几何参数 (5)

1、校准齿直径 (6)

2、拉削余量 (6)

3、齿升量。 (6)

4、容屑槽。 (6)

5、槽宽 (7)

6、前柄部形状和尺寸。 (8)

7、校验拉刀强度和拉床载荷。 (8)

8、齿数及每齿直径 (8)

9、拉刀其他部分。 (9)

10、计算和校验拉刀总长。 (10)

八、拉刀的技术要求 (10)

九、设计总结： (10)

十、参考文献： (11)

一、圆孔拉刀设计参数

1、工件材料：45钢，[]GPa 35.0=σ ，硬度：220HBS ，毛坯为钻孔坯。

2、零件尺寸：拉前孔径：DW=29,上偏差为0，下偏差为-0.12，拉后孔径：DM=30 ,上偏差为+0.024，下偏差为0，Lo=36,上偏差为0，下偏差为-0.15。

3、使用设备：L6110型卧式拉床。

4、零件图如下。

工作简图

二、圆孔拉刀简述

拉刀是一种多齿刀具，拉削时由于拉刀的后一个（或一组）刀齿高出前一个（或一组）刀齿，从而能够一层层地从共建上窃下多余金属，以获得较高精度和较好的表面质量。

三、拉削方式选择

拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序和方式，通常都用图形表达，称这种图形为“拉削图形”。拉削图形分为分层式、分块式和综合式三大类。综合式拉削集中了成形式拉削与轮切式拉削的特点，即粗切齿制成轮切式结构，精切齿则采用成形式结构。这样，既缩短了拉刀长度，保证较高的生产率，又能获得较好的工件表面质量。在这里也使用综合式设计。

四、拉削设备选择

拉床选为L6140型卧式拉床

采用10%极压乳化液

拉削后孔的收缩为0.011mm。

五、拉刀材料选择

拉刀材料常用V

Cr

18高速工具钢整体制造,一般不焊接柄部。

W4

也有整体硬质合金作为环齿，经过精磨后套装于9SiCr或40Cr刚作的刀体上。

六、齿升量

成形式结构的拉刀，其齿升量是指相邻两个刀齿高度之差；轮切式结构拉刀是指相邻两组刀齿高度之差。圆孔拉刀齿升量大小对拉削过程和拉刀寿命有很大的影响。齿升量越大，切削厚度越大,拉削长度越短，拉削生产率越高。但齿升量过大，拉削力越大，拉刀使用寿命越短，加工表面质量降低。齿升量不能太小，不然难以切下很薄的金属层而造成滑行和挤压现象，反而加剧大刀齿的磨损。

粗切齿切去整个拉削余量的80%左右，每个齿升量相等。为了使拉削过程平稳和提高加工表面质量，齿升量应有粗切齿经过渡齿递减到精切齿。粗切齿的齿升量应在保证拉刀强度拉床拉力足够的条件下,尽量取最大值。过渡齿的齿升量可先按照0.8z f 、0.5z f 、0.3z f 、0.2z f 递减规律来计算，在作适当调整。校准齿的齿升量为零。

0.05Z f =

10.80.80.050.04Z z f f =?=?=过 20.025z f =过

30.02z f =过 40.015z f =过

0.01Z f =精

七、几何参数

按表5-2，取前角0015=γ，精切齿和校准齿前刀面倒棱，

0115,1~5.0==o mm b γγ。

按表5-3，取粗切齿后角003=α，倒棱宽mm b 2.01≤α，精切齿后角002=α，

mm b 3.01=α，校准齿001=α，mm b 6.01=α。

粗切齿 精切齿 校准齿 前角0γ

2110o o o +- 2110o o o +- 2115o o o +- 后角0α

10230o o +' 10230o o +' 3001o '+ 刃带宽1a b /mm 0.1 0.15 0.4

根据图表和实际情况考虑选择：

粗切齿：03o α=，010o γ=，10.1a b = ；

精切齿：03o α=，012o γ=，10.15a b =；

校准齿：01o α=，015o γ=，10.4a b =。

1、校准齿直径（以角标x 表示校准齿的参数）

0max x m d d u =+

式中u ------收缩量，取0.011u mm =，则030.0240.01130.035x d mm =+=。

2、拉削余量：

按表4.1计算。当预制孔采用钻削加工时，A 的初值为：

0.0050.10.005300.1360.09m A d l mm =+=??=

采用49Φ钻头，最小孔径为min 29w d mm =，拉削余量为:

min 30.03529 1.035ox w A d d mm =-=-=

3、齿升量。

按表4.4，取粗切齿齿升量为mm a f 04.0=。

4、容屑槽。

①计算齿距。按表4.8，粗切齿与过渡齿齿距为

(1.3~1.6)7.8p l mm =≈

取精切齿与校准齿齿距（用角标j 表示精切齿的参数）

(0.6~0.8) 4.68j x p p p mm ===

②容屑槽形状及尺寸采用曲线齿背。按表4.9基本槽形，粗切齿与过

渡齿取mm R mm r mm g mm h 7,2,3,4====，精切齿与校准齿取mm R mm r mm g mm h 4,3.1,5.2,5.2====，如图1.4所示。

校验容屑条件

l a K h f 213.1?≥

按表4.11，取容屑系数7.2=K ,工件最大长度36l mm =，齿升量mm a f 04.0=，则

1.132 1.13

2.70.0836

3.15f K a l mm ?=??=

而容屑槽深mm h 4=,所以l a K h f 213.1?>，校验合格。

④校验同时工作齿数。按表4.8计算。

min max 3101410

e e l Z l Z =

==+= 满足83≤≤e Z 的校验条件。

5、槽宽

综合式拉刀粗切齿与过渡齿用弧形分屑，精切齿用三角形分屑槽。 根据表4.13，当最小直径min 29o d mm =时，弧形分屑槽数12=k n 。槽宽为

根据表4.12，当直径为030d mm =时，三角形分屑槽数为

011(~)15.776k n d π=≈ 槽宽mm b 2.1~1=，槽深mm h 5.0'=。见表4.14。

00min 9090sin (0.3~0.7)29sin (0.3~0.7) 3.4812

o k a d mm n =-=-≈

前后齿分屑槽应交错排列。校准齿及最后一个精切齿不做分屑槽。

6、前柄部形状和尺寸。

按表4.18，选用Ⅱ型-A 式无周向定位面的圆柱形前柄，取128d mm =，最小断面处的直径为225d mm =。

7、校验拉刀强度和拉床载荷。

见表4.23,4.24，4.25计算最大拉削力。综合式拉刀粗切齿的切削厚度为齿升量f a 的1倍，mm 1长度刀刃上的切削力'z F ，应按2f a 确定。 '33max max 0123430102754 1.27 1.15 1.13111021.42

z w e F F a Z k k k k k kN π--=∑?=????????=柄部最小断面处危险断面，直径为25Φ，面积为

2

2min 254904A mm π?== 拉应力为max min 21.40.044490

F GPa A σ=== 按表4.26，[]GPa 35.0=σ,则[]σσ>，校验合格。

按表4.24,4.25,拉床的实际拉力为

400.832F k kN =?=额 由上述可知，拉削力max 21.4F kN =，则max F k F r >，拉床载荷校验合格。

8、齿数及每齿直径。

取过渡齿与精切齿齿0.035,0.030,0.025,0.015,0.010,0.005mm 。 后四齿齿升量小于粗切齿齿升量的21，为精切齿，则前三齿称为过渡齿。

过渡齿与精切齿切除的余量为

mm A A j g 28.0)05.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0(2=++++++?=+

则粗切齿齿数c Z 为（第一个粗切齿齿升量为零）

()

1.0350.281110220.04

g j c f A A A Z a -+-=+=+=? 粗切齿与过渡齿，精切齿共切除余量为mm 0.128.004.02)110(=+??-，剩余0.036mm 的余量，需增加一个精切齿，调整各精切齿齿升量。

按表4.15取校准齿齿数6个，共有粗切齿、过渡齿、精切齿、校准齿齿数为2465310=+++个。

9、拉刀其他部分。

根据表4.20，取前导部的直径与长度为

0.020

4min 0.04129w d d mm --==

mm l l 504== 后导部的直径与长度为：

0.020

7min 0.05030x d d mm --==

mm l l 25)7.0~5.0(7== 前柄端面至第一齿的距离（表4.20中图）

4'1'1l A B m l L s ++++=

查表4.18，mm L l 1103'1==，m 取20mm ,查表4.24mm B s 100=，

mm A 50=，前导部mm l 404=，则

mm L 320405020110'1=+++=

颈部直径 21(0.3~0.5)280.527.5d d mm =-=-= 过渡锥长度取为mm 15。

拉刀直径较小，不设后柄部。

10、计算和校验拉刀总长。

粗切齿与过渡齿的长度mm l 130)310(105=+?=

精切齿与校准齿的长度 mm l 77)65(77=+?=

总长为mm l l l L L 5522577130320765'1

=+++=+++=，最后取mm L 560=，mm L 328'=。

查表4.29，当拉刀直径为30mm 时，允许长度为40401600mm ?=，总长校验合格。

八、拉刀的技术要求

拉刀加工后需要有如下的技术要求：

1.热处理硬度：刀齿和后导部分63-66HRC ，前导部分60-66HRC,柄部40-52HRC;

2.第1-9齿其相邻刀齿直径偏差≤0.015mm ，第10-13齿相邻刀齿直径偏差≤0.01mm ；

3.第14-18齿尺寸一致性为0.005mm ，且不允许有正锥度；

4.拉刀表面不得有裂纹、碰伤、锈迹等缺陷；

5.拉刀切削刃应锋利，不得有毛刺、崩刃和磨削烧伤；

6.拉刀容屑槽的连接应圆滑，不允许有台阶，容屑槽底应抛光。

九、设计总结：

经过了这段时间的刀具课程设计，我感觉通过设计能学到很多的东西，更重要是培养我们全面思维的思考方式，在设计过程，设计所需的专业知识广泛，计算量也较大，有时需要不断的查阅资料，本次拉刀设计时间短暂也比较辛苦，但我同时也是对自己所学知识掌握及理解程度一次综合测验和对设计流程更深入了解，同时也体会到自身

再设计过程中对于所学知识任存在疑问及理解不够清晰，仍需学习。

十、参考文献：

[1]《金属切削原理与刀具》P81-P88

《道具设计手册》