第五章_专用刀具设计(2)

表面所用的硬质合金组合式拉刀。
第 二 节
拉 刀 设 计
3.按拉刀的工作状态分为：推刀和拉刀
推刀 是从后面推动完成切削的刀具。为避免推刀在工作中 受压弯曲，一般推刀较短，其长径比 L/d ≤12~15。 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HRC45）的变形量。
F0
第 二 节
三、拉刀的结构 1. 拉刀的组成
第 二 节
拉 刀 设 计
二、拉刀的种类和应用范围 1.按加工工件表面的不同分为：内拉刀和外拉刀
内拉刀 有圆孔拉刀、花键拉刀、方孔拉刀和键槽拉刀。 （1）圆孔拉刀 其刀齿做成和被加工的孔形相同。
第 二 节
拉 刀 设 计
（2）键槽拉刀 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臵。
（1）成形式拉削 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。
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
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。
第 二 节
① 成形式拉削的优点和缺点
拉 刀 设 计
◆ 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。 ◆ 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。 ◆ 分屑槽使切屑表面形成一条加强筋，卷 屑困难，需加大容屑空间。则每个刀齿切除的
四、拉削方式和拉削图形
拉削方式——指拉刀从工件上切除余量的顺序。 拉削图形——用于表示拉削方式的图形。
拉削方式 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、工件加工表面质量、生产率和制造成本。
拉削方式分为：分层式、分块式、综合式。
第 二 节
拉 刀 设 计
1.分层式拉削方式——成形式和渐成式
刃口钝圆半径，不能小于5μm。
齿升量确定原则：在保证加工质量、容屑空间和拉力强度的前 提下，尽量选取较大值。
第 二 节
拉 刀 设 计
(6) 确定齿距 齿距大小直接影响容屑空间和拉刀长度及同时工作齿数。 齿距大，同时工作齿数减小，工作平稳性降低，增加拉刀 长度，降低生产率；反之，拉削力增加，可能导致拉刀强度不 足。为保证拉削平稳和拉刀强度，确定齿距应保证拉刀同时工 作齿数在3~8范围内。 过渡齿齿距与粗切齿相同，精切齿齿距小于粗切齿齿距， 一般为粗切齿齿距的0.7倍，校准齿齿距与精切齿齿距相同。
第 二 节 拉 刀 设 计
刀齿
工件切削层
图中：第1、2 齿的直径相同，但切削刃位臵相互错开，分别 切除工件上同一层金属的 4、5 部分。 余下的残留金属6 由同一组的刀齿3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1、2刀齿的直径
小0.02 ~ 0.05mm。因此，分块式拉削也称为轮切式拉削。
2．按结构形式分类 整体式复合刀具 装配式复合刀具
3．按组成单个刀具的数目分类 两阶复合刀具 三阶复合刀具
第三节 孔加工复合刀具
二、孔加工复合刀具的应用与优点
孔加工复合刀具广泛应用于组合机床及自动线上。
1.生产效率高
能使机动时间重合，能减少（换刀等）辅助时间。
2.加工精度高 能保证工件加工表面之间较高的位臵精度，能减少工件和夹 具的安装、定位误差。 3.加工成本低 使工序集中，减少机床或工位数量。 4.加工范围广
拉 刀 设 计
头部 —— 拉刀的夹持部分，传递动力。 颈部 —— 头部与过渡锥的连接部分。便于夹头夹住拉刀头部。
过渡锥 —— 易于拉刀前导部进入工件孔，并对准中心。
前导部 —— 引导工件，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜。
第 二 节
拉 刀 设 计
切削齿 —— 担负切削工作。
校准齿 ——刀齿直径相同，大小等于工件拉削后孔的直径。
第 二 节 拉 刀 设 计
分块式拉削方式的优点和缺点
优点：切削刃的圆弧长度（即切削宽度）较短，允许的切削 厚度较大，故拉刀长度缩短。 缺点：因拉削厚度大，故拉削后的工件表面质量稍差。
第 二 节 拉 刀 设 计
3.组合式拉削方式
组合式拉削 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。
第 二 节
(3)确定拉刀材料
拉 刀 设 计
W6Mo5Cr4V2高速钢整体制造；也常采用高性能高速钢
W2Mo9Cr4VCo8，W6Mo5Cr4V2Al制造， 硬质合金环形齿套装在9SiCr或40Cr的刀体上。 (4) 刀齿几何参数选择
前角：根据工件材料、强度选取。
后角：切削厚度小，应取较大后角，后角大，锋利，但刃磨次数 降低。为了延长拉刀的使用寿命，拉刀后角一般选较小值，校准 齿比切削齿的还小。 刃带宽度：制造拉刀控制刀齿直径，保证前刀面重磨时刀齿直径
优点 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。 缺点 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。
第 二 节
2.分块式拉削方式
拉 刀 设 计
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 切去，每个刀齿仅切去一层金属的一部分。 如图，三个刀齿为一组的圆孔拉刀刀齿构造及拉削图形。
第三节 孔加工复合刀具
孔加工复合刀具 指由两把单个孔加工刀具结合在一个刀体上
形成的专用刀具。
复合钻
一、孔加工复合刀具的分类
1．按工艺类型分类
同类工艺复合刀具
钻 钻扩复合（b) 钻铰复合 （c) 钻攻复合 （b)复合扩 （c)复合铰 （d) 复合丝锥
第三节 孔加工复合刀具
第 二 节
(7)确定容屑槽形状和尺寸
拉 刀 设 计
常用容屑槽形状：
直线齿背容屑槽：容屑空间小，形状简单，制造容易 曲线齿背容屑槽：容屑空间大，易切屑卷曲，深槽或P较小用 齿形容屑槽：容屑空间大，拉削长度大的工件
第 二 节
(8) 设计分屑槽
拉 刀 设 计
分屑槽作用：宽切屑切割成窄切屑，便于切屑卷曲、容纳和清除。 位置和形状：拉刀前后刀齿上的分屑槽交错磨出，有圆弧形和角度形两种形状。 设计分屑槽注意问题： 1）分屑槽的深度必须大于齿升量。 2）分屑槽两侧刃上须具有足够大的后角。 3）分屑槽数保证切屑宽度不太大，切屑易卷曲。为便于测量直径，常取偶数。 4）拉刀最后一个精切齿不作分屑槽，拉削铸铁等脆性材料可不作分屑槽。
2.拉刀其它部分设计
(1) 头部 已标准化。
(2) 颈部与过渡锥部
应保证拉刀第一个刀齿尚未进入 工件之前，拉刀头部能被拉床的夹头夹住。
第 二 节
拉 刀 设 计
(3)前导部、后导部和尾部 前导部直径的基本尺寸应等于拉削前预制孔的最小直径。长度一般等于工件拉削 孔长度。 后导部直径的基本尺寸等于拉削后孔的最小直径。长度可取为工件长度的 1/2~2/3， 但不得小于20mm。 尾部长度一般取为拉削后孔径的0.5~0.7倍，直径等于护送托架衬套孔径。 (4) 拉刀总长度 拉刀总长度受到拉床允许的最大行程、拉刀刚度、拉刀生产工艺水平、热处理设 备等因素的限制，一般不超过表5-16所规定的数值。否则，需修改设计或改为两把以 上的成套拉刀。
第三节 孔加工复合刀具
三、孔加工复合刀具设计要点
孔复合刀具各个刀具的刀刃形状、几何参数、刀齿数、切削锥
部的长度及配合直径 等参数可参照标准刀具来确定。
根据复合刀具的结构和应用，应考虑的设计要点： 合理选择刀具材料、正确选择结构形式、保证可靠的容屑和排
屑、保证良好的导向、正确确定刀具工作长度。
第三节 孔加工复合刀具
第 二 节
(9) 确定拉刀齿数和直径
拉 刀 设 计
拉刀齿数：根据已确定的拉削余量，粗切齿齿升量，按公式估算。目的是为了估算拉 刀长度。 拉刀切削齿的确定齿数要通过对刀齿直径排表来确定。 各刀齿直径：第一个粗切齿直径等于预制孔的最小直径。其余粗切齿直径为前一刀齿 直径加上两倍齿升量。过渡齿齿升量逐步减少。最后一个精切齿直径与校准齿直 径相同。校准齿无齿升量，各齿直径均相同。
第 二 节
拉 刀 设 计
第 二 节
拉 刀 设 计
一、拉刀的用途及拉削特点
拉刀是一种多齿刀具，从头部向尾部方向的刀齿齿升量是逐 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 件上切下多余金属。 拉刀 工件 夹具 工 件 拉 刀 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。
注意： 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。
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拉 刀 设 计
外拉刀 有平面拉刀、成形拉刀及齿轮拉刀等。 平面拉刀 成形拉刀 齿轮拉刀
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拉 刀 设 计
2.按拉刀结构型式分为：整体式和组合式 整体式 主要用于中、小型尺寸的高速钢拉刀。
组合式 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。 如：发动机生产线上拉削“柴油机”缸体外
3.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。
p —— 齿距，即两相邻刀齿之间的轴向距离。
h —— 容屑槽深度，从顶刃到容屑槽底之间的距离。 ba —— 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。
第 二 节
拉 刀 设 计
切屑很薄，需较多的刀齿来切完余量。故成形
式拉刀较长，耗费刀材，拉削生产率较低。 ◆ 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。
第 二 节
拉 刀 设 计
（2）渐成式拉削 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。 如图所示