拉刀结构问题及改进

tanα_k=tanα_f·sin(θ/2)

拉孔表面质量差的原因及改进

• 鳞刺
  产生鳞刺的主要原因是拉削过程中塑性变形较严重。因此，适当增大前角，减小齿升量，选用润滑性能好的切削液(如含氯的极压添加剂切削液)，以及用预先热处理来适当提高工件材料硬度(当工件硬度<180HBS时最易产生鳞刺)等方法，都是减少塑性变形和避免鳞刺的有效措施。
• 环状波纹
  产生波纹的主要原因是拉削力变化较大，切削过程不平稳，产生了周期性振动。而引起拉削力变动的原因是：拉刀刀齿交替工作时，同时工作齿数发生变化；齿升量安排不合理，最後几个精切齿上的齿升量变化太大；刀齿上的刃带宽度太小或同一刀齿上的刃带宽窄不等；以及拉刀齿距等距分布等。找出具体原因后，可采取相应措施。例如，可采用不等齿距的拉刀，或在制造拉刀时齿距不规定公差；适当增加同时参加工作齿数，最好4个~5个，如果太少，可把几个工件叠在一起拉削。
• 局部划痕及“啃刀”
  局部划痕由以下原因造成：积屑瘤、刀齿上有缺口、或容屑条件差；切屑擦伤工件表面；在拉刀的最后一个精切齿上未开分屑槽。“啃刀”是因拉刀弯曲，使刀齿发生突然移动或摆动造成的。使用较低的切削速度(<2m/min)来抑制积屑瘤的产生，防止切削刃刃面上的制造缺陷和损伤，及时清除容屑槽中的积屑，重磨前刀面时须保持原有容屑槽的形状，拉刀使用完毕必须悬挂以免拉刀因自重而产生弯曲等都是防止划痕及“啃刀”的有效措施。
• 挤压亮点
  挤压亮点是由刀齿後刀面与已加工表面之间产生较强烈的挤压摩擦，或因工件材料硬度过高而造成的。因此，可采取适当增大後角；减小校准齿上刃带宽度(可减至0.2mm ~0.3mm)；选用合适的切削液；应用热处理方法降低工件材料硬度(当硬度>240HBS时)；或把前角适当减小，以增加刃口强度，防止崩刃等均可有效减少工件表面产生挤压亮点与划伤。

拉孔精度低的原因及改进

• 拉后孔径扩大或缩小
  由于积屑瘤的影响和磨刀时产生的毛刺，拉刀制造时产生的切削刃位置偏差和轴线直线度偏差，以及拉刀和工件预制孔不同心等原因，通常拉后孔径将会扩大。但在拉削薄壁工件或轫性大的工件材料时，由于拉后工件会产生弹性回复而使孔径缩小，确定拉刀校准齿尺寸时须考虑拉后孔径的扩大量或收缩量，其值应通过试验确定，一般在0.01mm ~0.02mm范围内。
  使用拉刀时，还可通过适当降低切削速度、采用冷却性能好的切削液，防止积屑瘤的产生以免孔径扩大。防止孔径缩小，可采用增大前角、保持刃口锋利、以及选用合适的切削液等方法。例如，用拉刀拉削40Cr和45钢工件，当用乳化液孔径尺寸变小时可改用硫化油拉削。这是因为乳化液是一种水基切削液，水的导热性好，故刀具的热膨胀小；乳化液的润滑性比油类切削液差，所以刀具对工件的挤压作用也大，加工後工件的回弹量也就增加，因而孔径尺寸减小。利用上述规律，实际生产中就可通过改变切削液的种类和成份来控制实际加工的尺寸，以满足拉孔精度和质量的要求。
• 拉后孔形产生偏差
  当工件孔壁沿轴线方向上厚度在全长上不均匀时，拉后孔形将会发生变化。如工件两端为薄壁，拉后工件孔呈“腰鼓形”；工件中间部分为薄壁，拉后工件孔呈“喇叭口”形。因此，当工件壁厚不均匀且厚薄相差太大时，不宜采用拉削。

拉刀寿命低的原因及改进

• 拉刀容屑空间不足
  拉刀属于封闭式切削的刀具，如容屑空间不够，切屑将堵塞在容屑槽内，而使拉削力急增，导致刀齿损坏或拉刀折断。为此，使用外购拉刀拉削时，应先核算拉刀的容屑系数K。如图5所示，须使容屑槽的有效面积大于切削层截面积，即 K=(πh²/4)/(L₀h_D)>1h为容屑槽的深度；L₀为拉削长度；h_D为切削层厚度，组合式拉刀上hD=2fz，见图1，式中f2为齿升量；K为容屑系数，它的大小与被加工材料和齿升量有关，通常可取K=2~3.5，加工铸件和齿升量大时K取小值。
• 刀具几何参数不当
  拉刀前角选用不当，后角太小或刃带过宽，精切齿上磨的分屑槽为U形槽，切削条件差，刀齿磨损快，严重时会使拉刀卡住在工件孔中，使拉刀折断。拉刀前角通常可取5°~18°，拉塑性材料时可取大值，拉脆性材料时取小值。拉刀后角，切削齿上可取3°±30°，校准齿上可取1°±30°。刃带宽度通常粗切齿和过渡齿上为<0.2mm，精切齿为0.3mm，校准齿为0.5mm~0.6mm。此外，在精切齿上应磨圆弧形分屑槽或角度形(V形)分屑槽。
• 齿升量不当
  如刀齿上的齿升量过大或不均匀，或个别刀齿上的齿升量过大，使切削力过大或产生颤动，而使刀齿损坏或拉刀折断。为此，须控制拉刀每个刀齿上的齿升量，当个别刀齿上有损伤、缺口或崩刃时，应将该刀齿磨去，再把其齿升量均匀分摊到其他各个刀齿上。
• 拉刀刃磨退火
  重磨拉刀时不能进刀太快，吃刀过大，以免产生刃口处过热退火和烧伤等现象，而使刀齿磨损加快和拉刀寿命降低。所以，重磨拉刀时必须精细操作。
• 工件预制孔尺寸不当及拉削长度过长
  工件预制孔直径偏小，当拉刀前导部强行通过时，容易使拉刀卡住而折断；或当工件预制孔直径过大，造成孔的偏移而使拉刀折断。为此，拉削时必须选用合适的预制孔尺寸，一般拉刀前导部直径尺寸等於工件预制孔的基本尺寸，公差带按f7。此外，被拉工件的拉削长度也不能超出拉刀设计时规定的长度，以免同时参加工作齿数增多，切削力过大而使刀齿损坏或拉刀折断。一般拉削长度都列印在拉刀的颈部上。
• 工件定位不良
  如工件基准端面与预制孔的垂直度差，夹具支承面处有切屑，拉刀产生下垂，拉削时拉刀相对工件歪斜等，都会使刀齿上负荷不均匀，造成很大弯曲而使拉刀折断。为此，须控制预制孔中心线与工件基准端面的垂直度为0.02~0.05mm/100mm；定位基准端面应尽可能大，不应有中凸，表面粗糙度Ra<3.2μm；或采用浮动支承的拉床夹具；对长而重的拉刀，还可使用后托架支承拉刀。
  图6　拉刀尾端装硬质合金挤压环
• 工件材质不均匀与硬度过高
  工件材质不均匀，其内有硬质点或材料硬度过高(>280HBS时)，表面有氧化皮等都会使刀具寿命降低。所以，拉前须检验工件材质，如材料硬度过高可采用热处理方法适当降低；或选用W2Mo9Cr4VCo8(M42)、W6Mo5Cr4V2Al等硬度和耐磨性能均较高的高性能高速工具钢来制造拉刀，国外还有用粉末冶金高速钢(PM HSS)制造的拉刀；也可在拉刀刀齿表面上涂一薄层耐磨的TiN；或在拉刀尾端装一可更换的硬质合金挤压环，如图6所示。
• 拉刀磨损过度
  为防止拉刀磨损过度，以免切削力过大而使刀齿损坏，故须控制拉刀刀齿后刀面上的磨损量，通常不应超过0.2mm~0.3mm，工厂中常以达到上述磨损量时所拉出的工件数来加以控制。
• 拉床功率不足，刚性差
  拉床功率不足，刚性差，引起拉削时振动而使刀齿崩刃或折断，可改用刚性好和功率足的拉床拉削。
• 拉削速度不当
  如拉削速度过高，切削温度高，则拉刀寿命将会降低。因而，对於用W6Mo5Cr4V2等通用型高速钢制造的拉刀，粗拉切削速度一般为3~7m/min， 精拉切削速度一般为1~3m/min；工件材料强度、硬度较高时，拉削速度应取小值。
• 切削液种类或浇注方式不当
  切削液种类与浇注方式不但影响拉刀寿命，而且对加工精度和表面粗糙度均有影响。加工钢件孔时，可用浓度为10%~20%乳化液或极压乳化液，也可用硫化油或复合油。拉铸件孔时可以干切削，但最好用普通乳化液或煤油。加工钢件时如用硫化油，可使拉刀寿命提高。切削液供应要充足，在拉刀进入工件孔前和刚从工件孔中拉出时都应供给切削液，供应量一般不应少于5~15L/min。

拉刀的修复