普通圆孔拉刀设计

金属切削原理与刀具

课程设计说明书 ——圆孔拉刀设计

指导老师：梁 炜 姓 名：刘 旺

班 级：机制专升本2班 学 号：12042010239

目录

一.题目及设计要求 ........................................ 3 二 拉刀设计 .............................................. 4 1.拉刀参数的选择 ...................................... 4 1.1刀具材料 ....................................... 4 1.2选用拉刀类型及拉削方式 .......................... 4 1.3拉削余量的确定 .................................. 4 1.4前角和后角的选择 ................................ 4 2.拉刀切削部分设计 .................................... 5 2.1齿升量的选择 .................................... 5 2.2齿距及同时工作齿数 .............................. 6 2.3容屑槽尺寸及形状设计 ............................ 6 2.4柄部设计 ....................................... 8 2.5颈部及过渡锥 .................................... 9 2.6前导部 ........................................ 10 2.7后导部 ........................................ 10 2.8切削齿和校准部的齿数与直径 ..................... 10 2.9分屑槽设计..................................... 11 2.10拉刀强度与拉床拉力的校验 ...................... 12 2.11拉刀技术要求 .................................. 13 三．参考文献 ............................................ 14

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一.题目及设计要求

在L6110型卧室拉床上，拉制下图零件的孔，

已知工件材料45钢（调质）?b?0.735GPa，220HBS，坯孔为

?0.1D?48.6钻孔W-0.1mm L=70 mm拉削后的孔收缩量为0.005mm

?0.025Dm?50-mm 0

按要求设计一把圆孔拉刀。

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二 拉刀设计

1.拉刀参数的选择

1.1刀具材料

工件材料为45钢调质选择刀具切削部分材料为W18Cr4V 强度为343~329MPa柄部材料为40Cr强度为245MPa。 1.2选用拉刀类型及拉削方式

因工件结构简单 加工部分为圆孔所以采用圆孔拉刀来加工，拉削方式选用普通拉削方式中的同廓拉削。拉刀由切削齿及校准齿组成。 1.3拉削余量的确定

已知拉削前后的孔径，则拉削余量δ为 δ=dmmax-dwmin =50.025-48.5 =1.5mm 1.4前角和后角的选择

（1）前角γo按被加工材料的性质选取，一般宜选择较小的前角 根据下表选择前角

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由工件45号钢调质220HBS选取γo=15° （2）后角αo与刃带宽度b1的选用

为了使刀齿重磨之后，直径变小较慢，为了延长刀具的寿命一般选择较小值。根据《金属切削刀具》课本表5-3选择后角与刃带宽度为:

粗切齿：αo=3° b1粗=0.1 精切齿：αo=2° b1精=0.08 校准齿：αo=1° b1校=0.4

2.拉刀切削部分设计

2.1齿升量的选择

依据工件材料的性质与拉刀类型选取齿升量 查《金属切削刀具》课本表5-1

取普通拉削圆孔拉刀的粗切齿齿升量af=0.02

为了使刀齿负荷逐渐下降，拉刀工作平稳提高被加工表面质量 普通拉刀在粗切齿之后设置2至6个精切齿。

精切齿的齿升量按0.8af 0.5af 0.3af递减最后一两精切齿的齿升量取0.01-0.02mm

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2.2齿距及同时工作齿数

粗切齿的齿距p按经验公式计算

P?(1.25~1.5)L

计算得 P?(10.5~12.5)

根据标准值取 P粗=12mm 同时为了便于制造取

P精=12mm P校=12mm

最大同时工作齿数按下式计算

Ze?L?1 p Ze值取整数部分

计算得Ze=6.83 取Ze为6 2.3容屑槽尺寸及形状设计 （1）容屑槽形状选择

容屑槽要有足够的容屑空间，能使切削卷曲自由，又能使刀齿有足够强度，并可以多次重磨。

因工件材料为45钢齿距P=12mm 则选用槽深为基本槽齿被为

曲线的槽形 这样不仅便于切屑卷曲排除而且便于制造。如图

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（2）容屑槽的尺寸

根据粗齿和精齿齿距P

查《复杂刀具设计手册》表1.1-14选 容屑各尺寸为h=4mm g=4mm r=2mm R=8mm

（3）容屑槽的校验

当容屑槽系数K?Kmin时就能满足要求

πh2 K?4al

c 根据工件参数由下表可以查出

Kmin=2.5

则K=8.97?Kmin 故所选容屑槽复合要求。

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2.4柄部设计

柄部的直径D1至少应比拉削前的孔径小0.5mm柄部结构图如下：

依据预加工孔径查《复杂刀具设计手册》表1.1-25圆拉刀柄部基本尺寸如下：

D1?36mm D'?20mm D2?35mm L1?90mm

L'?20mm L\?300?0.34mm

C?8mm

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2.5颈部及过渡锥

拉刀颈部与机床工件之间的关系结构图如下：

拉刀颈部长度计算按公式：

L2=m+B+A-l3

L610A型号拉床的数据如下：

M ---拉床夹头与拉床床壁的间隙，m=10mm B----拉床床壁厚度, B=60mm A----拉床花兰盘法兰厚度，A=30

L3过渡锥长度，一般有10,15,20mm三种。取L3=10mm 则 L2=90mm

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2.6前导部

前导部起导向和定位作用，并可检查拉削前孔径是否太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。一般其直径D4等于拉削前孔的最小直径dwmin，长度L4等于拉削孔长度 则D4=48.5mm L4=70mm 2.7后导部

后导部保持拉刀最后的正确位置，防止拉刀即将离开工件时，

件下垂而损坏已加工表面。其直径等于拉削后孔的最小直径dmmin，长度等于(0.5-0.7)L 则D5=50mm L5=42mm

2.8切削齿和校准部的齿数与直径

切削齿的总齿数为

Z切?δ?(2~5)≈40 2afz 取精切齿Z精=6 Z粗=34

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校准齿的齿数查《复杂刀具设计手册》表1.1-23

按IT7级选择校准齿数Z校=3

校准齿直径取为 D校=dmmax+U=50.03mm 校准部长度 L校=72mm 切削部分长度 L=34*12+6*12=480 第一个参加切削的粗切齿直径为： D01=dwmin+af=48.5+0.02=48.52mm 其他刀齿直径见CAD图纸

2.9分屑槽设计

分屑槽能减小切屑宽度起断屑作用，普通拉削式圆孔拉刀的粗切齿

和精切齿上作出角形分屑槽从《复杂刀具设计手册》查表47.6-16得 b1=1.0mm h1=0.72mm r1=0.3mm

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ω=60°

取粗齿上分屑槽 N=25 精切齿上分屑槽 N=22 2.10拉刀强度与拉床拉力的校验

（1）普通拉削式圆孔拉刀的最大拉削力为：

'Fmax?FcπdmZe

Fc'拉刀切削刃单位长度上的拉削力，查《复杂刀具设计手册》表1.1-35 Fc=10.5N/mm 故Fmax=98.96KN （2）拉刀强度校验

拉削时产生的拉应力σ应小于拉刀材料许用应力{σ}即

'Fmax??????

Amin查《复杂刀具设计手册》表1.1-25得 Amin=660mm2

高速钢（W18Cr4V）对应的许用应力{σ}=343-392

Fmax???0.14Mpa?343Mpa

Amin故强度符合要求

（3）拉床拉力校验

拉削时产生的最大拉削力应小于拉床实际拉力，即

Fmax?KmFm

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已知L6110型拉床额定拉力为200KN

则选取实际拉力为机床状态良好时拉力 F实际=0.8F额 F实际=160KN

校验机床满足使用要求。 2.11拉刀技术要求

材料W18Cr4;40Cr热处理硬度： 刃部和导向部HRC63～65HRC；

柄部HRC40～52HRC拉刀外径的径向圆跳动不大于0.4，标准齿及其尺寸相同的切削齿的径向圆跳动不大于该外圆直径公差跳动应向一个方向;

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三．参考文献

1．《复杂刀具设计手册》

2.《属切削刀具》第二版交通大学出版 2007.6

3.《机械设计》西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著2006.5

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3b1v.html