金屬切削與機(jī)床

1、金屬切削與機(jī)床第1頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三11.1 拉 削 加 工 拉刀是一種多齒刀具，它的后一個(gè)(或一組)刀齒高出前一個(gè)(或一組)刀齒， 從而在拉削時(shí)能夠一層一層地從工件上切去金屬，以獲得所要求的加工表面。拉削后可達(dá)到的精度等級為IT9IT7，表面粗糙度Ra為3.20.5 m。拉削主要用于成批、 大量生產(chǎn)中。拉削加工的典型截面形狀如圖11-1所示。 第2頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-1 拉削的典型截面 第3頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三11.1.1 拉削1拉削過程拉削時(shí)，拉刀與工件的相對運(yùn)動(dòng)為

2、主運(yùn)動(dòng)，一般為直線移動(dòng)。拉削的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)依靠后一刀齒的齒升量（前后刀齒的高度差）來實(shí)現(xiàn)，如圖11-2所示。拉削一次行程可切除被加工表面的全部余量，獲得所要求的加工表面。當(dāng)拉刀在切削時(shí)，受壓而不受拉，此時(shí)稱推削加工，刀具被稱為推刀。 推削加工一般用于修光和校正孔的變形。 第4頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-2 拉削過程 第5頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三2 拉削要素(1） 拉削速度v: 拉刀直線移動(dòng)的速度。 (2） 進(jìn)給量或齒升量af：相鄰兩齒徑向高度之差。 (3） 切削厚度hD：在基面Pr內(nèi)平行于過渡表面的切削層尺寸。當(dāng)r=90時(shí)，

3、hD=fZ。 (4） 切削寬度bD: 在基面Pr內(nèi)沿過渡表面所度量的切削層尺寸。同廓圓孔拉刀的bD=D，其中D為拉刀刀齒的直徑。 (5） 切削面積: 在基面內(nèi)切削層的面積Ac=afbD=hDbD。 切削總面積Ac=AcZe, 其中Ze為同時(shí)工作的齒數(shù)。 第6頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三3 拉削方式1） 分層拉削分層拉削是將拉削余量一層一層地順序切下的一種拉削方式。分層拉削可分為同廓拉削和漸成拉削， 如圖11-3所示。 第7頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-3 分層拉削方式(a) 同廓拉削方式; (b） 漸成拉削方式 第8頁，共38

4、頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三（1） 同廓式: 各刀齒的廓形與被加工表面最終要求的形狀相似，工件表面的形狀和尺寸，決定于拉刀最后一個(gè)精切齒和校準(zhǔn)齒的形狀與尺寸, 如圖11-3(a)所示。其優(yōu)點(diǎn)是ae小， aw大，拉削的表面粗糙度值小，適用于加工余量較少且均勻的中小尺寸的圓孔以及精度要求較高的成形表面。 （2） 漸成式: 各刀齒廓形與被拉削表面的形狀不同， 被加工表面的形狀和尺寸由各刀齒的副切削刃形成，如圖11-3(b)所示。 對于加工復(fù)雜成形表面的工件，這種拉刀制造比同廓式簡單。由于已加工表面出現(xiàn)副切削刃的交接痕跡，故加工表面質(zhì)量較差。 第9頁，共38頁，2022年，5月20

5、日，21點(diǎn)56分，星期三2） 分塊拉削分塊拉削是把加工余量分為若干層，每層被各刀齒分段切除。 分塊拉削可分為輪切式和綜合輪切式，如圖11-4所示。 第10頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-4 分塊拉削方式(a） 輪切拉削方式; (b） 綜合拉削方式 第11頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三（1） 輪切式：拉刀的切削部分由若干齒組組成，每個(gè)齒組有25個(gè)刀齒。每個(gè)齒組切除一層加工余量，每個(gè)刀齒切除該層加工余量中的一段， 如圖11-4(a)所示。輪切式拉刀拉削時(shí)hD大，bD小，故拉刀上的刀齒較少，長度短，切削效率高, 適用于加工尺寸大、余量大

6、的內(nèi)孔。 （2） 綜合輪切式: 綜合式拉刀拉削是吸取了輪切與同廓式的優(yōu)點(diǎn)而形成的一種拉削方式，如圖11-4(b)所示。綜合輪切式拉刀的粗切齒和過渡齒制成輪切式結(jié)構(gòu)，精切齒則采用同廓式結(jié)構(gòu)，這樣既縮短了拉刀長度，提高了生產(chǎn)率，又能獲得好的表面質(zhì)量。 我國生產(chǎn)的圓孔拉刀多采用這種結(jié)構(gòu)。 第12頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三4 拉削的特點(diǎn)拉削與其它金屬切削形式相比較， 主要具有以下特點(diǎn)： (1） 生產(chǎn)率高。拉刀同時(shí)工作的刀齒多，切削刃長，一次行程能夠完成粗、半精及精加工。 (2） 加工精度較高。拉削精度等級可達(dá)IT8IT7，表面粗糙度Ra可達(dá)0.80.5 m。 (3） 拉

7、刀耐用度高。拉削速度低，拉刀磨損慢，因此耐用度高。 (4） 拉床的結(jié)構(gòu)簡單。拉削時(shí)通常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由齒升量來完成，因此拉床結(jié)構(gòu)簡單， 操作方便。 第13頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三11.1.2 拉刀1 拉刀的種類1） 按被加工表面分類按被加工表面的部位可將拉刀分為內(nèi)拉刀和外拉刀， 如圖11-5所示。 第14頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-5 各種內(nèi)拉刀和外拉刀 第15頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三2） 按拉刀結(jié)構(gòu)分類按拉刀結(jié)構(gòu)可分為整體拉刀、焊接拉刀、裝配拉刀和鑲齒拉刀， 其中后兩種拉刀如

8、圖11-6所示。 3） 按使用方法分類按拉刀的使用方法可分為拉刀和推刀。 推刀是在推力作用下工作，主要用于校正與修光硬度低于45HRC且變形量小于0.1 mm 的孔。推刀與拉刀結(jié)構(gòu)相似， 它的齒數(shù)小，長度短。 第16頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖11-6 裝配拉刀和鑲齒拉刀(a） 組合直角平面拉刀; (b） 裝配式內(nèi)齒輪拉刀; (c） 鑲齒硬質(zhì)合金拉刀 第17頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三2 拉刀的結(jié)構(gòu)拉刀的種類很多，結(jié)構(gòu)也各不相同，但其組成部分卻基本相同?，F(xiàn)以圓孔拉刀為例介紹拉刀的結(jié)構(gòu)及其作用，如圖11-7所示。 第18頁，共38頁，

9、2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-7 拉刀組成與工作狀態(tài)示意圖 第19頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三(1)前柄l1: 拉刀的夾持部分，用于傳遞拉力。 (2) 頸部l2：直徑相對較小，便于柄部穿過拉床的擋壁， 也是打標(biāo)記的地方。 (3) 過渡錐l3：引導(dǎo)拉刀逐漸進(jìn)入工件預(yù)制孔中。 (4) 前導(dǎo)部l4: 引導(dǎo)拉刀正確地進(jìn)入孔中， 防止拉刀歪斜。 (5) 工作部l5：包括切削部分和校準(zhǔn)部分。其中，切削部分擔(dān)負(fù)全部余量的切削工作，由粗切齒、過渡齒和精切齒三部分組成；校準(zhǔn)部分起光整和校準(zhǔn)作用，并可作為精切齒的后備齒，各齒形狀及尺寸完全一致，用以提高加工精度

10、和減小表面粗糙度值。 第20頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三(6) 后導(dǎo)部l6：保持拉刀最后的正確位置，防止拉刀的刀齒在切離后因下垂而損壞已加工表面或刀齒。 (7) 后柄l7：對于又長又重的拉刀，用以支承并防止拉刀下垂。 拉刀每齒上都有前角o、后角o及后角為0的刃帶； 相鄰齒間都有容屑槽。 第21頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三3 拉刀的合理使用1） 防止拉刀斷裂及刀齒損壞拉削時(shí)刀齒上受力過大、拉刀強(qiáng)度不夠， 是損壞拉刀和刀齒的主要原因。為使拉削順利， 可采取如下措施： （1） 要求預(yù)制孔精度為IT10IT8, 表面粗糙度Ra5 m，預(yù)制孔與

11、定位端面垂直度偏差不超過0.05 mm。 （2） 檢查拉刀的制造精度。對于外購拉刀可進(jìn)行齒升量、容屑空間和拉刀強(qiáng)度的檢驗(yàn)。 （3） 對難加工的材料，可采取適當(dāng)熱處理，以改善材料的加工性。 （4） 保管、 運(yùn)輸拉刀時(shí)， 要防止拉刀彎曲變形和碰壞刀齒。 第22頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三2） 消除拉削表面缺陷拉削表面產(chǎn)生鱗刺、縱向劃痕、壓痕、環(huán)狀波紋和啃刀等是常見的缺陷。消除這些缺陷，提高拉削表面質(zhì)量的主要途徑有： （1） 提高刀齒刃磨質(zhì)量。要注意保持刀齒刃口鋒利， 防止微紋產(chǎn)生，各齒的前角、刃帶寬應(yīng)保持一致。 （2） 保持穩(wěn)定的拉削。增加同時(shí)工作齒數(shù)，減小精切齒和校

12、準(zhǔn)齒距或做成不等分布的齒距， 提高拉削系統(tǒng)剛度。 （3） 合理選用拉削速度。拉削速度是影響拉削表面質(zhì)量、 拉刀磨損和拉削效率的重要因素。圖11-8所示為拉削速度vc與表面粗糙度Rz的關(guān)系。資料表明, 當(dāng)vc=2040 m/min時(shí)，可獲得很小的表面粗糙度，并能提高拉刀壽命。 第23頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-8 拉削速度與表面粗糙度的關(guān)系 第24頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三（4） 合理選用切削液。拉削碳素鋼和合金鋼材料時(shí)， 選用極壓乳化液、 硫化油和加極壓添加劑切削油對提高拉刀壽命、 減小拉削表面粗糙度均有良好作用。 第25

13、頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三3） 提高拉刀重磨質(zhì)量拉削時(shí)，若達(dá)不到加工質(zhì)量，且拉刀后面磨損量VB0.3 mm和切削刃局部崩刃長L0.1 mm等情況下，均應(yīng)對拉刀進(jìn)行重磨。 第26頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-9 圓拉刀的刃磨 第27頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖11-9是在萬能工具磨床或拉刀磨床上用碟形砂輪對圓拉刀前刀面刃磨的示意圖。砂輪和拉刀繞各自的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并使砂輪周邊與前刀面上的m點(diǎn)接觸，m點(diǎn)為拉刀前刀面與槽底圓弧之間的交點(diǎn)。為了減少砂輪的接觸面積， 砂輪的錐面與前刀面的平角為 515。砂輪

14、的軸線與拉刀軸線的夾角為3555，兩者軸線應(yīng)保持在同一垂直平面內(nèi)。為了避免砂輪對拉刀槽底產(chǎn)生過切現(xiàn)象，砂輪直徑不應(yīng)太大，通常按下式確定： (11-1) 第28頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三11.2 拉 床 用拉刀加工工件各種內(nèi)、外表面的機(jī)床稱為拉床。 拉刀的直線或螺旋運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，由拉刀的階梯刀齒實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 按加工表面所處位置，拉床可分為內(nèi)表面拉床（內(nèi)拉床）和外表面拉床（外拉床）。按結(jié)構(gòu)和布局形式，拉床又可分為立式拉床、 臥式拉床、連續(xù)式（鏈條式）拉床等。其組系代號及參數(shù)如表11-1所示。拉床的主運(yùn)動(dòng)通常采用液壓驅(qū)動(dòng)。拉床的主參數(shù)是額定拉力。 第29頁，共38頁

15、，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三表11-1 常用拉床組、系代號及主參數(shù) 第30頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三11.2.1 臥式拉床圖11-10所示為臥式內(nèi)拉床的外形圖。床身內(nèi)水平安裝有液壓缸，通過活塞桿帶動(dòng)拉刀水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)拉削的主運(yùn)動(dòng)。 第31頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-10 臥式內(nèi)拉床 第32頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-11 工件的定位(a） 直接在支承座上定位; (b） 采用球面墊圈定位 第33頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三11.2.2 立

16、式拉床圖11-12為立式內(nèi)拉床的外形圖。這種拉床可通過拉刀或推刀加工工件的內(nèi)表面。用拉刀加工時(shí)，工件以其端面緊靠在工作臺2的上表面；拉刀被支承在上支架3上，自上而下插入工件的預(yù)制孔及工作臺的孔中，并將其下端刀柄夾持在下支架1上； 液壓缸帶動(dòng)滑座4，滑座4通過支架1、3帶動(dòng)拉刀移動(dòng)并進(jìn)行拉削加工。 圖11-13為立式外拉床的外形圖。這種拉床由工作臺1、 滑座2、 拉刀3和床身4等部件組成, 主要用于拉削工件的外表面。 第34頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-12 立式內(nèi)拉床 第35頁，共38頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)56分，星期三圖 11-13 立式外拉床 第36頁，共38頁，2022年