腰形孔拉刀设计汇总

南海广播电视大学学习中心 邹晔

设计任务

在拉床上使用拉刀加工工件的工艺过程称为拉削加工。拉削主要用于大批量生产中加工各种形状的通孔、平面及成形面等。拉刀是一种定型刀具，在一次拉削中完成粗切、精切、校准、修光操作，切除被加工表面的全部加工余量，生产率高，加工质量高。但一把拉刀只适宜于一种规格尺寸的孔或槽，拉刀制造复杂，且成本高，只用于大批量生产中。本设计的拉刀用于加工图示的腰形孔，该腰形孔是适用于拉削的典型表面形状。

预制腰形孔的情况如图，所用拉床为L6120

设计计算

根据预制孔的情况及零件图的要求，决定采用同廓式（层拔式）拉削方法。为节约材料，减少加工工序，采用一把拉刀，先拉圆弧部分，再拉平面部分。由于平面部分有较高的表面质量要求，因而在设计拉刀时，除设计粗切齿外，还设计有精切齿，以保证要求。具体设计计算如下：（单位：mm）

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（一） 切削部分：

1．切削余量 A

圆弧部分： Ay=35.062-34.23=0.832 平面部分： Ap=27.033-26=1.037 2．前角r ∵ HB240~300＞229 ∴ 取r =11°±2° 3．后x 切削齿为3°±30′

校准齿为1°30′±15′ 4．齿升量S

圆弧部分：Sy=0.025 平面部分：Sp=0.05 5．齿距t

t(1.25~1.5)*l01.3357.69 取 t=8 6．同时工作齿数Z i ：

Zl0t135815.375 向上取整：Z=6

7．容屑槽的形状及尺寸：

A． 容屑槽的形状：齿背为曲线的槽形 B． 容屑槽各部分尺寸如下：

粗切齿：

齿沟深：h=3

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齿厚： g =3

齿槽圆弧半径：R=5 r=1.5 精切齿及校准齿： 齿沟深：h=2.5 齿厚：g=2.5

齿槽圆弧半径：R=4 r=1.3

8．容屑槽的校验：

查表知：t=8，齿升量Sz≤0.05的拉刀容屑槽容屑系数Kmin=3.3，而由公式：

0.785h2 K

Sz*l0可知：圆弧部分的实际容屑系数Ky及平面部分实际容屑系数Kp如下：

Ky0.785h20.785*328.07＞Kmin =

Sz*l00.025*350.785h20.785*324.037＞Kmin Kp=

0.05*35Sz*l0因此，所选的容屑槽尺寸及形状合理。

9．分屑槽尺寸：

A． 圆弧部分切削刃宽度：

By=0。56πR*2=0.56*3.1416*17.5*2=61.(mm)

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B61.分屑槽数 np5~1087.705 取n=8，单边为4 B． 平面部分切削刃宽度：

B平=17.5213.52*2*Z44.54 分屑槽数 nB5~1044.5485.57

取n=6，单边为3

C． 分屑槽形状及尺寸如下：

槽宽：b=1.2 槽深：h=0.8 槽底半径：r=0.4 ．齿数：Zq

A． 切削齿：

圆弧部分：

ZqAy2S(2~4)0.832z2*0.025218平面部分：

ZAp2S(2~4)1.0372*0.025415

z（含五个精切齿）

B．校准齿：圆弧部分取4，平面部分取5。

核准齿及精切齿齿距：tj

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t j=0.8 t=6.4 取 t j=6 11．切削部分长度Lq

L =18×8+4×6+10×8+5×6+5×6=308 （二） 拉刀校准部分设计

1．前角γ′ γ′取与精切齿前角相同为6 2．后角α′ 取α′=1°30′ 3．齿距及齿形 齿距 tj=（0.6~0.8）t=0.8 t=6.4 取t=6

齿槽形状同切削齿

4.校准部分直径 Dj Bj 圆弧部分：Dj=Dmax=35.062 平面部分：Bj=Bmax=27.033 (三)柄部：

采用圆柱形柄部，其形状见工作图，尺寸如下：

D1 =￠25-0.025 L1′=15mm -0.085

D2=￠19-0。28 L1=28mm （四） 颈部及过渡锥：

1． 取过渡锥长度 L2′=15mm

2． 因所用拉床为L6120，所以拉刀的颈度一般取

180mm

0.0253． 颈部直径D2′取D2′=D2=￠250.085

(五)前导部：

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1．前导度L3 取L3=L0=35 2．前导部直径D3（B3）

D3=￠34.230.0250 B3=260.0210

(六)后导部：

1．后导度L4 取L4=27mm 2．后导部直径D4（B4）

D4=Di-0.05=￠35.062-0.05=￠35.01200.025 B4=Bi-0.03=27.033-0.03=27.00300.027 (七)拉刀总长：

L=Lq+L1′+L1+L2′+L2+L3+L4

=308+15+28+15+180+35+27=608（mm ）

（八）拉削力的计算及拉刀强度校验：

一、拉削力P max的计算

1． 圆弧部分拉削力Pmax

查表知：圆孔拉刀单位长度切削刃上的拉削力 P=16.8kg/mm 同时工作齿数 Z i=5

每齿的切削刃总长 By=61. Pmax =PByZ i=16.8×61.×5=5.17T 2． 平面部分拉削力P′max

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查表知：平面拉刀单位长度切削刃上的拉削力 P′=24.5kg/mm 同时工作齿数 Zi =5

每齿的切削刃总长 Bp =44.54

P′max =P′BpZi =24.5×44.54×5=5.456T

二、 拉刀强度校核：

拉刀全长上的危险截面在刀柄部，故校核刀柄部的强度。 刀柄部最小截面积：

Smm=D1=

214π

1*3.14159*192=283.386(mm2) 4最大拉削力为P′max =5.456T

p5.456amax19.3kg／mm2

smin283.386

而查表知的刀材料允许的抗拉应力[σ]=35~40( kg/mm2) a=[σ]

故抗拉强度足够。 （九）拉床拉力验算：

查表知L6120拉床的公称拉力[Q max]=20T 而一般情况下，拉床的实际拉削力 Q=（0.5~0.9）[Qmax]

=(0.5~0.9) ×20=10~18T

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' 拉刀拉削进产生的最大拉削力Pmax=5.456T

故对于新机床及处于良好状态的旧机床均可使用.

(十 ) 拉刀主要技术条件

1． 拉刀各部分的表面粗糙度：

刀齿前面 0.8 后导部表面 0.8

刀齿后面 0.8 柄部表面 1.6

刃带表面 0.4 颈部表面 6.4

前导部表面 0.8 过渡锥表面 1.6 2． 拉刀外径在全长上的径向跳动不超过0.06mm (十一) 排齿升量

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圆弧部分 序号 01 02 03 04 05 06 07 切削齿 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 校准齿 19 20 21 22 直径（mm） 34.23 34.28 34.33 34.38 34.43 34.48 34.53 34.58 34.63 34.68 34.73 34.78 34.83 34.88 34.93 34.98 35.02 35.05 35.062 35.062 35.062 35.062 -0.01 -0.015 精切齿 -0.02 切削齿 公差 序号 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 校准齿 18 19 20 平面部分 直径（mm） 26.00 26.10 26.20 26.30 26.40 26.50 26.60 26.70 26.80 26.90 26.95 26.97 26.99 27.01 27.033 27.033 27.033 27.033 27.033 27.033 9 -0.01 -0.015 -0.02 公差

(十二) 拉刀工作简图(见附页图)

设计总结

该拉刀是为有关单位进行的实际刀具设计。该拉刀具有以下几个特点： 1． 该拉刀将腰形孔的平面与圆弧部分的拉削一次完

成，既提高了生产效率，也减少了因多次装夹而造成的误差。

2． 该拉刀根据零件的要求，在拉刀平面切削齿中，

除粗切齿外，还设计了五个精切齿及五个校准齿，使零件图上平面部分的粗糙度要求得以保证。

3． 该拉刀的设计采用同廓式拉削方法，各刀齿的廓

形与被加工表面的最终形状相似，它们一层一层切去加工余量，而最后一个切削齿和校验参与被加工表面的最终形成，使拉削后的表面质量较高。

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