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工艺│拉削加工简介

09/02

拉削是机械加工作业的一种类型,是使用拉床(拉刀)加工各种内外成形表面的切削工艺。拉削工艺范围广,不但可以加工各种外形的通孔,还可以拉削平面及各种组合成形表面。本文为大家简单介绍一下关于拉削加工方面的知识,希望对大家能够有所帮助。

拉削加工范围和特点

1.拉削的加工范围:圆孔、方孔、长方孔、六角孔、三角孔、鼓形孔、键槽 、尖齿孔、内齿轮、外齿轮。

2.拉削加工特点:

1)生产率高:由于拉刀是多齿刀具,同时参加工作的刀齿数较多,总的切削宽度大,并且拉刀的一次行程就能完成粗,半梢和精加工,基本工艺时间和辅助时间大大缩短,因此生产率高。

2)加工范围较广:拉削可以加工平面、各种形状的通孔及半圆弧面和某些组合表面,因此拉削加工范围较广。但对于盲孔、探孔、阶梯孔和有障碍的外表面则不能用拉削。如果加工时,刀具所受的力不是拉力而是推力,则称为推削,所用的刀具称为推刀。一般推削易引起推刀弯曲,因此推削远不如拉削应用范围广。

3)加工精度较高表面粗糙度较小:一般拉削加工的精度为ITS一IT7,表而粗糙度R值为0.8-0.4um。

这是由于拉削速度低(v

4)拉床结构简单操作方便:拉削只有一个主运动,即拉刀的直线运动,故拉床结构简单,操作方便。

5)拉刀寿命长:由于拉削时切削速度较低,刀具磨损慢,刃磨一次可以加工数

以千计的工件,而一把拉刀又可以重磨多次,故拉刀的寿命长。

拉削加工工具——拉刀

拉刀是一种多齿刀具,拉削过程只有主运动,没有进给运动,借助后—刀齿对前—刀齿增加齿高或齿宽来实现切削加工,一次直线或螺旋运动即完成加工,生产效率极高,精度也很高,故在汽车工业中得到广泛应用。

1.拉刀的结构

2.拉刀分类及其特点

1)圆形拉刀:可加工高精度的圆孔,据需要在拉刀上可设计具有挤光刀齿与二段精加工刀齿。

2)花键拉刀:花键在形状方面有具有二边互相平行的矩形花键和汽车等传递动力用的以轴与孔结合的渐开线花键。

花键拉刀加工刃有两类:一类是只有加工花键的刃齿。另一类是有切花键的前刃、后刃与圆刃交互排列的或只有后刃与圆刃交互排列的,使孔与花键同时达到精加工。

3)细齿与锯齿拉刀:为轴与孔半永久结合用,齿形有小山形与渐开线形、锯齿形等。

4)键槽拉刀:加工的孔与拉刀导向部之间因有导条,故可用之调整键槽深度。

5)多角形拉刀:多角孔也可用拉刀迅速正确地加工。如扳手用的六角孔,双六角孔等各种形状也可加工。

6)特殊形拉刀:各种复杂形状也不需熟练技术,可高精度高效加工。

7)组合型拉刀:内孔与花键,内孔与键可用一把拉刀同时加工。

8)螺旋拉刀有两种:只由外圆切削刀刃构成的;由外圆切削刀刃与齿厚切削刀刃构成的。前者用于一般汽车零件与电机零件的螺孔加工,后者用于汽车变速箱齿轮环的内齿轮加工。

9)平面拉刀:加工外表面的平面拉刀。可根据被加工工件形状、夹紧方式和切削方式等不同情况应用各种各样的夹持结构,适当地设计刀齿形状与相互排列以期达到复杂形状也能高效、高精度加工。

10)局部内齿(细齿)加工用拉刀:中凹的扇形齿轮,不是用拉刀全周,而仅把必要部分做出来使用即可。

11)局部外齿加工用拉刀:凸出的扇形齿轮加工时可用局部外齿加工拉刀,拉刀为凹圆面。

12)二段齿升平面拉刀:在铸件锻件等表面硬表皮切除时,用前加工去除硬化部分以及防止圆孔偏心时可用之。

13)渐成法带倒角刃拉刀:为防止被加工表面质量差,切槽时键槽拉刀可采用之,以抑制角端磨损,并防止切屑刮擦键槽侧面。

14)渐成法平面拉刀:铸件锻件表面直接用拉刀加工时,由于工件形状,会使切削力增大此时可用渐成轮切法平面拉刀。

拉削加工

1.拉削前对工件的要求

1)若加工表面有氧化皮层或其他污垢,应在拉削前采用喷砂或者酸洗等方法除去。

2)工件形状应尽可能简单,孔壁厚薄应尽量均匀,以免拉削后的孔表面发生变形,影响精度。

3)拉削时的几面必须平整光滑,并应为前一工序的钻孔基面,否则应采用球面支撑夹具。

4)毛坯表面的冷硬层,应避免直接和拉刀刃口接触,否则会使刀齿迅速磨钝,因此一般在拉削前都需先经过其他切削加工。但如采用轮切式拉刀或综合轮切式拉刀,由于齿升量较大,有可能直接在毛坯表面进行拉削,因刀齿刃口能切去冷硬层表面。

5)对于较短工件,其长度小于拉刀两个齿距时,可用夹具把几个工件紧固在一起拉削,但必须注意将工件夹紧,不使松动,否则会损坏拉刀刀齿。

6)工件硬度在HB170~240之间时,经拉削后能得到较好的表面质量。如低于HB170或高于HB240时,都必须进行预先热处理,改变硬度,改善切削性能。

7)拉削前孔径必须保证一定的几何精度(如孔径的同心度及端面的垂直度)。拉刀前导部应能完全穿入孔内,穿不进或只穿过一半时,是不能进行拉削的,否则会造成拉倒弯曲或折断,一般要求空的精度能达到▽6~▽10之间。拉削前工件表面光洁度不宜过低,一般在▽3~▽5。

8)拉削前孔两端要进行倒角,一面毛刺影响拉刀的及工件的定位。

2.拉削速度的选取

由于切削宽度与切削厚度(齿升量)是固定的,因此合理选取拉削速度对提高拉削加工生产率很重要。

1)拉削速度一般在1~8米/分范围内。选取时,要考虑到拉刀的类型、尺寸、齿升量、工件和刀具的材料,以及工件表面质量的要求等因素。当拉刀齿升量大时,拉削速度应取小些。

2)拉刀材料耐热性高的,可以用较大的拉削速度。

3)拉削较硬(HB≈280~320)或较软(HB≈147~170)的工件时,拉刀速度应相应降低,拉削硬度HB=320以上的工件时,拉削速度更应该降低。

4)对于拉削硬度过低或过高的工件时,最好经过预先热处理后再进行拉削。

3.允许拉力的验算

在拉削过程中拉削力是变动的(主要是由于同时工作齿数的改变所引起),但其最大拉削力Pmax不得超过拉床容许最大拉力Q。

即max≤Q。容许最大拉力Q,因拉床使用年限、维护的好坏等不同,也有所差别,不能单纯的按公称拉力考虑。一般的公称拉力应比计算出的最大拉削力高出10~40%。

4.拉削加工方法

用拉刀作为刀具的切削加工。当拉刀相对工件作直线移动时,工件的加工余量由拉刀上逐齿递增尺寸的刀齿依次切除。通常,一次工作行程即能加工成形,是一种高效率的精加工方法。但因拉刀结构复杂,制造成本高,且有一定的专用性,因此拉削主要用于成批大量生产。

1)按加工表面特征不同,拉削分为内拉削和外拉削。

A.内拉削:用来加工各种截面形状的通孔和孔内通槽,如圆孔、方孔、多边形孔、花键孔、键槽孔、内齿轮等。拉削前要有已加工孔,让拉刀能从中插入。拉削的孔径范围为8~125毫米,孔深不超过孔径的5倍。特殊情况下,孔径范围可小到3毫米,大到400毫米,孔深可达10米。

B.外拉削:用来加工非封闭形表面,如平面、成形面、沟槽、榫槽、叶片榫头和外齿轮等,特别适合于在大量生产中加工比较大的平面和复合型面。

2)按拉削时从工件上切除加工余量的顺序和方式分为:成形法、渐成法、轮切法和综合轮切法等。

A.成形法:刀齿的刃形与被加工表面形状相同,刀齿高度向后递增,加工余量被一层一层地切下。

优点:拉削后的工件表面光洁度较高。

缺点:切削薄而宽,单位切削力大,刃口易磨损;拉刀长,生产率低。

B.渐成法:刀齿的刃形与被加工表面形状不同,工件表面是由许多刀齿的副刃切成。

优点:对于复杂形状加工表面,拉到制造较简单。

缺点:工件表面光洁度较差。

C.轮切法:这种形式所用刀齿分为分组式刀齿形状和不分组刀齿形状两种。与上述两种形式的区别在于工件上每一层金属,不是由一个刀齿切去,而是由几个开有弧形槽的刀齿先后切去,每齿刀刃位置相互错开。

优点:切屑窄而厚,单位切削力小,刀齿数少,拉刀短,生产率高。

缺点:工件表面光洁度差。

D.综合轮切法:粗切齿采用轮切式,精切齿采用普通成形式,可缩短拉倒长度,又能使工件获得较高的表面光洁度,是目前应用较多的一种拉削形式。

5.拉削加工时应注意事项

1)被切削材料的硬度:拉削适合的材料硬度为170~240HB,一般材料较硬比软材加工表面质量高,因软材易于在拉刀刃齿棱带上发生熔敷,造成咬入划伤。但材料过硬拉刀易磨损,寿命也会变短。

2)底孔:圆拉刀的底孔大小由于对加工表面质量、拉刀寿命和加工精度等有巨大影响,因此必须正确良好地加工,否则会产生如下问题:底孔对安装基面(端面)必须垂直,否则拉刀会弯曲,不可能加工出高精度、高表面质量的孔;底孔小且弯的话,拉刀前导部不能进入;底孔过大,拉刀易单边接触偏心大;底孔中若有积屑瘤的脱落物或其他硬的异物存在,也是拉刀寿命减少的原因。

3)切削速度:切削速度影响拉削加工表面质量,加工精度与拉刀寿命,应考虑工件材料的被削性选定,非常要紧,拉削速度一般2~8m/min最近达到15~40m/min。

4)切削液:切削液对拉刀寿命影响很大,因为它可提高加工表面质量,尺寸精度,抑制拉刀磨损,并使易于排屑。

A.拉削较其他加工切削速度低,切削温度上升少,从重磨方面来考虑后角宜取小,但这样会使切削油难以浸透,使切屑生成、表面质量和加工精度方面呈现复杂的样态。

B.为改善所有问题选定最适当切削液非常重要,拉削用切削液市面上购到的不一定适合,因此必须注意,已选定合适的切削液中再混入水、润滑油、轻油等,可能使加工表面质量变坏,产生异常磨损。

5)被加工工件壁厚:拉削孔时工件壁厚大小对孔径、圆度的加工精度有微妙的影响,拉削时工件受径向力,由于弹性变形和塑性变形而膨胀,加工后弹性恢复(回弹)大致回复原状。加工时,变形量若过大,会有部分塑性变形残留,因此弹性回复随工件壁厚大小有很大的变化。

来源:加工之友


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