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第十章 拉削与拉刀. 10.1 概述. 10.1.1 拉削特点 拉削过程是用拉刀进行的（图 16.1 ）。它是靠拉刀的后一个（或一组）刀齿高于前一个（或一组）刀齿，一层一层地切除余量，以获得所需要的加工表面。 与其它切削加工方法相比较，具有以下特点 ：. （ 1 ）生产效率高 拉削时刀具同时工作齿数多，切削刃总长度大，拉刀刀齿又分为粗切齿、静切齿和校准齿，一次行程便能够完成粗、静加工。 尤其是加工形状特殊的内外表面时，更能显示拉削的优点。 （ 2 ）加工精度与表面质量高
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10.1 概述 • 10.1.1拉削特点 • 拉削过程是用拉刀进行的（图16.1）。它是靠拉刀的后一个（或一组）刀齿高于前一个（或一组）刀齿，一层一层地切除余量，以获得所需要的加工表面。 • 与其它切削加工方法相比较，具有以下特点：
（1）生产效率高 • 拉削时刀具同时工作齿数多，切削刃总长度大，拉刀刀齿又分为粗切齿、静切齿和校准齿，一次行程便能够完成粗、静加工。 • 尤其是加工形状特殊的内外表面时，更能显示拉削的优点。 • （2）加工精度与表面质量高 • 由于拉削速度较低（一般为0.04-0.13m/s ），避开了积屑瘤生成区，拉削过程平稳，切削层厚度很薄（一般静切齿的削层厚度为0.005-0.015mm），因此，拉削精度可达IT7级，表面粗糙度可达Ra1.6~0.8μm，甚至可达Ra0.2μm 。
（3）拉刀使用寿命长 • 由于拉削速度慢，切削温度低，且每个刀齿在工作行程中只切削一次，刀具磨损慢，因此，拉刀的使用寿命较长。 • （4）拉床结构简单 • 由于拉削一般只有主运动，无进给运动，因此，拉床结构简单，操作容易。 • （5）封闭式容屑 • 拉刀切削过程中无法排出切屑，因此，在设计和使用时必须保证切削齿间有足够的容屑空间。
（6）加工范围广 • 拉刀可加工各种形状贯通的内、外表面（图16.2） • （7）拉削力大 • 拉刀工作时，拉削力以几十至几百KN计，任何切削方法均无如此大的切削力，设计时必须考虑。
10.1.2 拉刀种类与用途 • 拉刀的种类很多，可按不同方法分类。按拉刀结构可分为整体拉刀和组合拉刀。 • 前者主要用于中小型高速钢拉刀，后者用于大尺寸和硬质合金拉刀，这样可节省贵重的刀具材料和便于更换不能继续工作的刀齿。 • 按加工表面可分为内拉刀和外拉刀。 • 按受力方式又可分为拉刀和推刀。
1.内拉刀 • 内拉刀用于加工内表面，如图16.3和图16.4所示。
内拉刀加工工件的预制孔通常呈圆形，经各齿拉削，逐渐加工出所需内表面形状。键槽拉力拉削时，为保证键槽在孔中位置的精度，将工件套在导向轴上定位，拉刀与心轴槽配合并在槽中移动。槽底面上可放垫片，用于调节所拉键槽深度和补偿拉刀重磨后刀齿高度的变化量。内拉刀加工工件的预制孔通常呈圆形，经各齿拉削，逐渐加工出所需内表面形状。键槽拉力拉削时，为保证键槽在孔中位置的精度，将工件套在导向轴上定位，拉刀与心轴槽配合并在槽中移动。槽底面上可放垫片，用于调节所拉键槽深度和补偿拉刀重磨后刀齿高度的变化量。
2.外拉刀 • 外拉刀用于加工工件外表面，如图16.5-16.7所示。
为了提高生产效率，也可以采用拉刀固定不动，被加工工件装在链式传动带的随行夹具上作连续运动而进行拉削（图16.6）为了提高生产效率，也可以采用拉刀固定不动，被加工工件装在链式传动带的随行夹具上作连续运动而进行拉削（图16.6）
生产中有时还采用回转拉刀，图16.7为加工直齿锥齿轮齿槽的圆拉刀盘。生产中有时还采用回转拉刀，图16.7为加工直齿锥齿轮齿槽的圆拉刀盘。
3.推刀 • 拉刀一般在拉应力状态下工作，如在压应力状态下工作则称为推刀（图16.8）。为避免推刀在工作中弯曲，推刀齿数一般较少，长度较短（其长度与直径之比一般不超过12-15）。主要用于加工余量较少，或者校正经热处理（硬度小于45HRC）工件的变形和孔缩。
10.2 拉刀的结构组成 • 10.2.1拉刀的组成部分 • 拉刀的种类虽多，刀齿形状各异，结构也各不相同，但它们的组成部分仍有共同之处。在此以圆孔拉刀（图16.9）为例加以说明。
柄部 • 柄部用于装夹拉刀、传递拉刀、带动拉刀运动。 • 颈部 • 柄部与过度锥之间的连接部分，其长度与机床结构有关。也可供打拉刀标记。 • 3.过度锥部 • 过度锥部可使拉刀便于进入工件孔中。 • 4.前导部 • 前导部用于导向，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜，并可检查拉前预制尺寸是否符合要求。
5.切削部 • 切削部担负切除工件上加工余量的工作，由粗切齿、过度齿和精切齿组成。 • 6.校准部 • 校准部由几个直径相同的刀齿组成，起校准和修光作用，以提高工件的加工精度和表面质量。也是精切齿的后备齿。 • 7.后导部 • 后导部用于支承工件，保证拉刀工作即将结束时拉刀与工件的正确位置，以防止工件不垂而损坏已加工表面和刀齿。 • 8.尾部 • 尾部用于长而重的拉刀，利用尾部与支架配合，防止拉刀自重下垂，并可减轻装卸拉刀的劳动强度。
10.2.2 拉刀切削部分要素 • 拉刀切削部分结构要素如图16.10所示。
1.几何角度 • （1）前角 γo。前刀面与基面的夹角，在正交平面。 • （2）后角 αo。后刀面与切削平面的夹角，在正交平面。 • （3）主偏角Κr。主切削刃在基面中的投影与进给（齿升）方向的夹角在基面内测量。除成形拉刀外，各种拉刀的主偏角多为90 °。 • （4）副偏角Κr ‘。副切削刃在基面中的投影与进给（齿升）方向的夹角，在基面内测量。
2.结构参数 • （1）齿升量fz。 拉刀前后相邻两|（或组）刀齿高度之差。 • （2）齿距p相邻刀齿间的轴向距离。 • （3）容屑槽深度h从顶刃刀容屑槽槽底的距离。 • （4）齿厚g从切削刃刀齿背棱的轴向距离。 • （5）齿背角θ齿背与切削平面的夹角。 • （6）刃带宽度 沿轴向测量刀齿αo =0°部分的宽度。
10.3 拉削方式 • 拉削图形是指拉刀从工件上切除拉削余量的顺序和方式，也就是每个刀齿切除的金属层截面的图形，也叫拉削方式。它直接决定刀齿负荷分配和加工表面的形成过程。拉削图形影响拉刀结构、拉刀长度、拉削力、拉刀磨损和拉刀使用寿命，也影响拉削表面质量、生产效率和制造成本。因此，设计拉刀时，应首先确定合理的拉削图形。 • 拉削图形可分为分层式、分块式和综合式三种。
10.3.1分层式 • 分层式拉削是一层层地切去拉削余量。根据加工表面形成过程的不同，可分为成形式和渐成式两种。 • 成形式 • 成形式（图16.11）也称同廓式。此种拉刀刀齿的廓形与被加工表面的最终形状相似，最终尺寸则由拉刀最后一个切削齿决定。 图16.11 成形式拉削图行
采用成形式拉削，每个刀齿都切除一层金属，切削厚度小，切削宽度大，单位拉削力大，在拉削面积相同情况下拉削力大。当拉削余量一定是，所需刀齿数多，拉刀长度长。拉刀过长会给制造带来一定困难，使拉削效率低。但刀齿负荷小，磨损小，使用寿命长。采用成形式拉削，每个刀齿都切除一层金属，切削厚度小，切削宽度大，单位拉削力大，在拉削面积相同情况下拉削力大。当拉削余量一定是，所需刀齿数多，拉刀长度长。拉刀过长会给制造带来一定困难，使拉削效率低。但刀齿负荷小，磨损小，使用寿命长。 • 为了避免出现环状切屑并便于消除，需要在切削齿上磨出分屑槽（图16.12（a））。但分屑槽与切削刃交接尖角处切削条件差，加剧拉刀磨损，分屑槽也会使切屑出现加强筋(图16.12（b）)，增加切屑卷曲的困难，需要的容屑空间更大。
采用成形式拉削圆孔、平面等形状简单表面时，由于刀齿廓形简单、制造容易、加工表面粗糙值小等优点而得到了广泛应力。采用成形式拉削圆孔、平面等形状简单表面时，由于刀齿廓形简单、制造容易、加工表面粗糙值小等优点而得到了广泛应力。 • 若工件形状复杂，采用成形式拉削时拉刀制造困难，需采用渐成式拉削。
2.渐成式 • 渐成式（图16.13）拉削的刀齿廓形与工件最终形状不同，工件最终形状和尺寸由各刀齿的副切削刃逐渐形成。因此，刀齿可制成圆弧和直线等简单形状，拉刀制造容易。缺点是工件表面粗糙度值稍大。
10.3.2 分块式 • 分块式（图16.14）拉伸时，工件的每层金属都由一组刀齿切除，一组中的每个刀齿仅切除该层金属的一部分。其特点是切削厚度较大，切削宽度较窄，因而单位拉削力小，在拉削力相同时，可以加大拉削面积。在拉削余量一定情况下，拉刀齿数可减少，拉刀可缩短，便于拉刀制造，拉削效率也得到提高。由于切削厚度大，工件表面粗糙度值较大。
采用分块式拉削的拉刀称轮切式拉刀。图16.14所示为三个刀齿为一组的圆孔拉刀及其拉削图形。其第一齿与第二齿直径相同，均摩出交错排列的圆弧形分屑槽，切削刃相互错开，各切除同一层金属中的一部分，剩下的残余量由第三齿切除，但该齿不磨分屑槽。为避免切削刃与前两齿切成的工件表面摩擦及切下圆环形的整圈切屑，其直径应较前刀齿小0.02-0.05mm。由于采用圆弧形分屑槽，切屑不存在加强筋，利于容屑。圆弧形分屑槽能够较容易地磨出较大的槽底后角和侧刃后角，故有利于减轻刀具磨损，提高刀具使用寿命。分块式拉削的主要缺点是，加工表面质量不如成形式好。采用分块式拉削的拉刀称轮切式拉刀。图16.14所示为三个刀齿为一组的圆孔拉刀及其拉削图形。其第一齿与第二齿直径相同，均摩出交错排列的圆弧形分屑槽，切削刃相互错开，各切除同一层金属中的一部分，剩下的残余量由第三齿切除，但该齿不磨分屑槽。为避免切削刃与前两齿切成的工件表面摩擦及切下圆环形的整圈切屑，其直径应较前刀齿小0.02-0.05mm。由于采用圆弧形分屑槽，切屑不存在加强筋，利于容屑。圆弧形分屑槽能够较容易地磨出较大的槽底后角和侧刃后角，故有利于减轻刀具磨损，提高刀具使用寿命。分块式拉削的主要缺点是，加工表面质量不如成形式好。
10.3.3 综合式 • 综合式（图16.15）拉削集中了分块式拉削和成形式拉削各自的优点，粗切齿采用不分组的分块式拉削，精切齿采用成形式拉削，既保持较高的生产效率，又能获得较好的表面质量。我国的圆孔拉刀多采用这种拉削方式。图16.5所示为综合式圆孔拉刀及其拉削图形。
综合式圆孔拉刀的粗切齿齿升量较大，磨圆弧形分屑槽，槽宽略小于刃宽，前后刀齿分屑槽交错排列。前一个刀齿分块切除圆周上金属层的一半，第二个刀齿比前一个刀齿高出一个齿升量，该刀齿除了应切除第二层金属的一半外，还有切去前一个刀齿留下的金属层，第二个刀齿留下的金属层由第三个刀齿切除，如此交错下去切除。粗切齿采用这种拉削方式，除第一个刀齿外，其余粗切齿实际切削厚度都是2fz保持了分块式拉削的切削层厚而窄的特点。精切齿齿升量较小，采用成形式拉削，保证了加工表面粗糙度值小。在粗切齿与精切齿之间有过渡齿，齿形与粗切齿相同。综合式拉削时，加工余量的80％以上由粗切齿切除，剩余的由精切齿切除。综合式圆孔拉刀的粗切齿齿升量较大，磨圆弧形分屑槽，槽宽略小于刃宽，前后刀齿分屑槽交错排列。前一个刀齿分块切除圆周上金属层的一半，第二个刀齿比前一个刀齿高出一个齿升量，该刀齿除了应切除第二层金属的一半外，还有切去前一个刀齿留下的金属层，第二个刀齿留下的金属层由第三个刀齿切除，如此交错下去切除。粗切齿采用这种拉削方式，除第一个刀齿外，其余粗切齿实际切削厚度都是2fz保持了分块式拉削的切削层厚而窄的特点。精切齿齿升量较小，采用成形式拉削，保证了加工表面粗糙度值小。在粗切齿与精切齿之间有过渡齿，齿形与粗切齿相同。综合式拉削时，加工余量的80％以上由粗切齿切除，剩余的由精切齿切除。
