工件的內表面或外表面用粗加工刀刃與精加工刀刃按尺寸順序連結排列的拉刀去加工,其特長為:極短時間實現高精度加工;可簡單地加工軸向形狀一致的復雜工件;每刃的切深與全部切削量等在刀具設計制造時已決定,不需熟練工去調節操作解決;加工表面質量良好,尺寸精度穩定;加工時的切削壓力,使工件保持定位,夾緊穩定。

用拉刀進行拉削加工能實現高精度、高效率大量生產,即使復雜的形狀也不需熟練工操作,尚可廣泛適應多品種小批量生產,這是它的重要優點。

若使用數控磨床,最大限度應用CAD/CAM功能,就可能設計制作高精度、復雜的齒形拉刀。若再能融合先進的材料、熱處理及涂層技術,更可滿足薄壁零件、難加工材料加工等各種客戶的拉削加工要求。

選擇拉刀材料與表面處理

據工件材料選擇拉刀材料與表面處理如表1所示。

表1 據工件材料選擇拉刀材料與表面處理
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注:◎最適;○良好;×不可;※ 1 TiN涂層不推薦用于圓形拉刀;※ 2 刮孤內數字是刀具材料選用硬質合金時的切削速度。上表除A1S1、JIS牌號外,還有三菱公司品牌

1.高精度、長壽命的粉末高速鋼拉刀

粉末高速鋼的特點是其中的炭化物顆粒微細、組織均勻以及合金含量高,它比熔煉高速鋼更富有韌性,耐磨性也更高。拉刀的刃齒為保持鋒利性,炭化物顆粒大小很重要,熔煉高速鋼炭化物顆粒大,若一脫落,刃齒很快變鈍;粉末高速鋼因顆粒細,易長期保持刃口鋒利。拉刀若進行斷續切削時,粉末高速鋼的特性(強韌性)可提高加工表面質量抑制尺寸波動,特別是加工高硬度難加工材料,可比熔煉高速鋼拉刀壽命高出約2倍左右(如表2所示)。

表2 粉末高速鋼拉刀切削加工例
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注:S48C接近45號鋼,FCD700相當QT700,SCr420是淬透性好的鉻鋼

2.各種表面處理

(1)氮化氧化:切削時為減少摩擦系數,防止被切削材料的切屑熔結在刀刃上,并提高其壽命,可對拉刀進行氮化氧化處理。其方法是在進行提高刃齒硬度的氮化處理后,再進行氧化處理。氧化處理可在刀具表面生成可含有、保存切削油的多孔氧化鐵膜,隨著氧化擴散深入到氮化層內部可緩和刀具硬化層梯度,提高其耐磨性。

(2)SHT處理:這是三菱公司開發的新表層處理法,原理同氮化氧化,它主要是利用專利技術大幅度地提高氮化氧化擴散滲透層的切削性能與尺寸精度。

(3)PVD涂層:利用PVD(物理氣相沉積)技術,在拉刀表面沉積TiN、(AlTi)N等耐氧化性好、硬度高的膜層,現已得到廣泛運用。三菱公司開發的miracle、miracle40是一種優秀的界面控制技術,它可以低于高速鋼回火溫度(550℃),從而克服軟的母材與高硬度膜層向巨大硬度差而造成結合力差的問題,最大地發揮膜層高性能效果,也可發揮母體材料與膜層各自特性,互相補充達到最好的實用效果,以延長壽命提高效率,特別適用在較硬材料加工時。

高精度切刃鋒利的拉刀再配上多種優秀的表面處理技術就可滿足客戶各種要求。

3.各類形狀拉刀及其特點

(1)圓形拉刀:可加工高精度的圓孔,據需要在拉刀上可設計具有擠光刀齒與二段精加工刀齒。

(2)花鍵拉刀:花鍵在形狀方面有具有二邊互相平行的矩形花鍵和汽車等傳遞動力用的以軸與孔結合的漸開線花鍵。花鍵拉刀加工刃有2類:只有加工花鍵的刃齒;有切花鍵的前刃、后刃與圓刃交互排列的或只有后刃與圓刃交互排列的,使孔與花鍵同時達到精加工。

(3)細齒與鋸齒拉刀:為軸與孔半永久結合用,齒形有小山形與漸開線形、鋸齒形等。

(4)鍵槽拉刀:加工的孔與拉刀導向部之間因有導條,故可用之調整鍵槽深度。

(5)多角形拉刀:多角孔也可用拉刀迅速正確地加工。如扳手用的六角孔,雙六角孔等各種形狀也可加工。

(6)特殊形拉刀:各種復雜形狀也不需熟練技術,可高精度高效加工。

(7)組合型拉刀:內孔與花鍵,內孔與鍵可用一把拉刀同時加工。

(8)螺旋拉刀有2種,即:只由外圓切削刀刃構成的;由外圓切削刀刃與齒厚切削刀刃構成的。前者用于一般汽車零件與電機零件的螺孔加工,后者用于汽車變速箱齒輪環的內齒輪加工。加工齒輪環內齒的螺旋拉刀一般稱大直徑螺旋拉刀,此種拉刀精度要求很高,但這樣大的刀具(直徑φ100~φ150mm,全長1500~2000mm),制造及測定齒形精度非常困難,故通常制成組合型螺旋拉刀(見圖1),這種拉刀一般粗加工齒形部分刀齒做在本體上,用作外圓切削刃;精加工齒形部分刀齒做在環套上用作齒厚切削刃;帶精密齒形的環套,其精密刀齒用作精加工需分開單獨制造,在別處用

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