拉刀拉孔缺陷及消除方法.doc

拉 孔 缺 陷 及 消 除 方 法 作者赵统钧
2.1.1 拉削表面产生鳞刺
（1）现象：在工件拉出端表面上有鳞片状毛刺，严重影响表面粗糙度，有时增大到 Ra25/um。
（2）解决途径
1）采用低于2 m/min或高于5 m/min的拉削速度试拉。
2）采用较小的齿升量。
3）适当增加前角。
4）改变材料热处理状态，对低碳钢增加其硬度，中碳钢应降低其硬度等。
5）使用极压切削液，尤其是以含氮的极压切削剂效果最好。
2.1.2拉削表面有深浅不一、宽窄不均的犁沟状划痕，最深可达100um.。
（1）原因：拉刀切削刃上有积屑瘤，因积屑瘤的形状和高度不断在改变所以划痕呈不规则状。
（2）解决途径
1）在拉削速度、齿升量、前角、工件材料热处理和拉削液等方面采取与抑制鳞刺的相关措施。
2）提高拉刀制造精度，保证拉刀前、后刀面有较小的表面粗糙度参数值。分屑槽应有后角。
2.1.3 贯通整个拉削表面的条状划痕
（1）原因：校准齿切削刃有崩刃，或后导部表面有磕、碰痕迹，造成局部突起。
（2）解决途径：在拉刀制造、运输、保管和使用过程中都有轻拿轻放，防止和周围的硬物发生碰撞。如果发现拉刀有崩刃和磕、碰痕迹，可用油石仔细修整，严重的应重磨外圆、前刃面，。
2.1.4 环形波纹
通常环形波纹有两组，同组的环形波纹间距为一个齿距，异组之间的距离随拉削长度而改变。环形波纹对表面粗糙度约有几个微米的影响，而对表面波纹度有10~20 um.的影响。
（1）原因：刀齿周期性地切入、切出，引起拉削力和拉削速度周期性变化，造成工件表面周期性弹性变形所致。
（2）解决途径
1）增加同时工作齿数，使一个刀齿切出、切入引起的力和速度的变化所占比例减小。同时工作齿数与表面粗糙度的关系见后（附表1）。
2）减小齿升量。
3）增大拉刀前角。
4）适当增大后角和刃带宽度。
5）采用不等齿距。
6）使用刚性大的拉床。
2.1.5 表面“啃刀”痕迹
拉削圆孔时，局部表面有时出现“啃刀”痕迹。它可能在一侧，也可能在整个圆周上。“啃刀”痕迹对表面粗糙度有较大的影响。
（1）原因：拉刀弯曲度（径向跳动）超差、刀齿圆周上锋利程度不同，或外圆刃带宽度不一致。
（2）解决途径：检查拉刀弯曲度、刀齿锋利程度和刃带宽度的一致性，对拉刀进行校直或修磨。
2.1 6 其他原因造成的拉削表面粗糙度增大。
如果拉削表面消除了鳞刺、积屑瘤、划痕、环形波纹及啃刀等原因外，加工表面粗糙度仍然较大时，应对所用的拉床、夹具、拉刀和操作情况等具体情况进行分析。例如：
1）拉圆孔时，如果拉刀过渡齿和精切齿齿数过少，也会造成表面粗糙度增大。
2）拉圆孔时最后一个精切齿因为不开分屑沟当齿升量大于0.01mm时，出现环形切屑，齿升量为0.0085mm时，切屑成半环状。当出现环状和半环状切屑时，卷屑排屑不畅，使加工表面粗糙度增大。但当齿升量为0.003mm时，出现不能正常切屑的挤压状态，表面粗糙度也增大。所以应严格控制圆孔刀最后一个精切齿的齿升量，使其在（0.004~0.008）mm之间，校准齿的一致性0.005mm。
3）采用渐成式拉刀加工键槽及其他孔、槽时，由于切成槽侧面的切削刃没有偏角和后角，摩擦严重，使表面粗糙度增大。
通过保持刀齿锋利、减小齿升量和保证分屑槽宽度等措施可使表面粗糙度有所减少，但对韧性大的材料，这些措施的效果不大，应采用阶梯渐成式拉刀。对要求高的工件，应采用成形式拉刀最后进行精拉。
4）用以润滑为主的切削液代替以冷却为主的切削液，并采取较低的拉削速度，对减小表面粗糙度有明显效果。
2.2 拉削精度达不到要求
2.2.1 工件内孔尺寸超差
（1）孔扩现象：新拉刀或新刃磨的拉刀常发生孔扩现象。这是由于刃磨前刀面时产生的毛刺在拉削时倒向后刀面，增大了拉刀实际直径。毛刺对直径的影响一般为（0.01~0.02）mm,有时也可达到（0.03~0.04）mm。
解决途径：为提高前刀面刃磨质量，在刃磨后刀面前先予磨前刀面，将前刀面的精磨余量减少到最小；刃磨前刀面时进给要轻缓；刃磨之后进行适当研磨；新拉刀或新刃磨的拉刀先拉削一次铸铁制件，可消除大部分毛刺。
（2）孔缩现象：圆拉刀消除毛刺以后，在拉削韧性材料时（如45、40Cr、 18CrMnTi钢等），有孔缩现象，拉削薄壁工件时也有孔缩现象。孔缩量随情况不同而有较大的差异，最大可达到0.02~0.04mm。
1）原因 径向拉削力使工件内孔产生弹性涨大变形，拉刀通过后，工件弹性恢复。
2）解决途径
a.通过实验找出孔缩量数值，适当修改拉刀校准齿尺寸。
b.保持切削刃锋利、增大前角、减少齿升量、提高拉削速度和采用润滑性能好的切削液均能减少径向拉削力，有利于减小孔缩量。
c.对薄壁零件尽可能先拉孔、后加工外表面，尽量减少拉削时工件的薄壁状况。
2.2.2 工件孔形畸变
（1）圆孔呈椭圆形，正多边形孔呈不等边多边形
1）原因：拉刀下垂或偏斜见附图1（图1）,工件基准面与预制孔不垂直见附图1（图2）,或在工件基准面和夹具定位面之间有异物见附图1（图3），都会造成拉刀轴线和工件基准面不垂直，使孔形畸变。
2）解决途径：保持拉刀的正确工作位置，保持工件基准面与预制孔的垂直度，保持工件及夹具端面的清洁，平整。
（2）拉削工件外表面时，廓形畸变
1）原因：带黑皮的毛坯夹固不牢，拉削过程中移动，夹紧力过大时又造成工件变形。
2）解决途径：提高工件刚度，采用渐成式拉刀，粗、精拉削在不同工位进行。
（3）端面或轴截面孔形畸变 薄壁工件壁后不一致时，在端面中孔形畸变见附图2（图5）,或在轴截面中孔形畸变见附图2（图4、6、7）。
解决途径：减少齿升量，减少同时工作齿数，在工艺上先拉孔，后加工薄壁，利用夹具加强薄壁部分等。
（4）薄板工件内孔成锥形孔
1）原因：拉削时工件绕曲，弹性恢复后，进刀一测孔径变大，出刀一测孔径变小。
2）解决途径：保持拉刀锋利，加大前角，减少刃带宽度。
2.2.3 孔位置偏移
孔位置偏移情况见附图3（图8、9、10）。孔形位置偏移的原因和解决途径如下：
1) 预制孔和拉刀前导部间隙过大。拉键槽时，预制孔和导套的间隙过大。解决途径是严格控制制造精度，保证要求的配合间隙。
2）拉刀柄部和机床卡头配合不良，安装不当，使拉刀倾斜。解决途径是保证卡头和柄部的良好配合，使用滑动支架支撑拉刀尾部。
3) 圆拉刀直径两边锋利程度不同，拉刀向径向力较小的一侧偏移。解决途径是刃磨前刀面时要仔细操作。对弯曲的拉刀要校直后再刃磨。
4) 拉削花键孔时不拉圆孔，由于小径和拉刀前导部间隙大而是花键位置偏移。最好使用内孔----花键复合拉刀一次拉出大、小径。此外，应用避免拉刀弯曲。
5) 工件材料硬度不均匀，拉刀偏向硬度较低的一侧。因此，在热处理工艺上应保证工件硬度均匀一致。
6) 拉削时，切削液仅浇注拉刀的一侧，该侧切削力小，拉刀会向切削力小的一侧偏移。因此，要保证切削液充分的浇注到各方向上。
7) 拉刀本身精度不高，拉刀型面偏离理论中心，因此应更换新的合格的拉刀。
2.3 拉刀寿命低
通常拉刀重磨一次可以拉削数百个以上的工件，整个拉刀可重磨数次到数十次。。
拉刀寿命低时，可比正常情况差数十倍。拉刀严重磨损时，可能即将报废。
拉刀寿命低的主要原因有：
（1) 拉刀材料不合适 硬度为63-66HRC的普通高速钢拉刀，只能加工硬度低于250HBS的工件。工件硬度高于250HBS，最好采用硬度高于67HRC的高性能高速钢制造拉刀，或对拉刀进行氮化钛涂层或渗氮处理。
（2）齿升量不当，拉削一般材料时，齿升量过大，或齿升量不均匀，都会缩短拉刀寿命，因为切削负荷大的刀齿很快磨损，导致下一个刀齿也很快磨损。但拉削不锈钢时，因其有（0.013~0.03）mm的冷硬层，采用齿升量（0.05~0.06）mm时，拉刀磨损反而减小。拉削钛合金时，将齿升量由0.05mm增加到0.1mm，使且学人避开冷硬层，效果良好。拉刀多次重磨后，齿升量会不均匀，必要时，需重磨拉刀刀面，以校正各刀齿屑。
刀齿刃带过宽也会降低拉刀寿命。
（3) 刀齿硬度不够 拉刀刀齿硬度达不到规定的硬度下限63HRC时，拉刀寿命会明显降低。要求必须有正确的工艺和严格的管理。在拉削时发现拉刀的硬度不够时，将难以补救。
（4）刀刃退火 刃磨拉刀时，砂轮在刀齿前刀面上连续靠磨，接触面又大，温度升高较快，刀刃容易过热退火，造成拉刀寿命下降。正确的刃磨应该轻上刀、小进给，尽量减少磨去量。
(5）工件材料有硬质点 普通铸铁、合金铸铁等脆性材料中容易有硬质点，这些硬质点甚至比拉刀硬度还要高，对拉刀寿命影响很大，因此，最好选用含杂质少的工件材料。
(6) 拉削速度过高 拉削速度过高会使拉刀寿命迅速降低。对于内表面拉削，由于系统刚性较差，还会使刀齿受到更大的冲击，拉削加工属封闭式切削，刀齿瞬间产生很高的切削热，且得不到及时冷却，导致各种不正常损坏，拉刀寿命明显降低，而且造成崩齿、断裂等，。
( 7) 切削液选择或浇注方式不当 切削液对保证拉刀寿命致关重要，并且对加工表面粗糙度和加工精度都有影响，必须予以充分注意。
（8) 震动：拉削时如有震动，将导致拉刀急剧磨损或损坏，因此，应采取措施减少震动。
2.4 拉刀刀齿崩刃或断裂
1）拉刀容屑空间不足，切屑堵赛，而导致崩刃或断裂。除设计时注意外，使用拉刀时切勿使工件长度超过允许值，每次拉削后必须仔细清除切屑。
2 ) 容屑槽槽形不正确，前刀面直线部分过长，槽不圆滑，有凸台，切屑不能顺利卷曲。
3) 拉刀前角过大。
4) 个别刀齿齿升量过大。
5) 花键拉刀底径过大，底径参加切削时，可造成拉刀断裂。
6）成组花键拉刀的后几把拉刀前导部尺寸不当，不能顺利导入工件的花键槽，如强行拉削，易造成拉刀断裂。
7) 刀齿热处理硬度过高、有裂纹、或回火不足时，容易崩刃。
8）拉刀校直时敲击过重，在使用或运输过程中断裂。
9) 刃磨拉刀时刃口因热应力产生磨削裂纹，拉削时崩刃。
10) 拉刀弯曲过大，拉削时产生拉偏，导致拉刀崩齿、折断。
11）拉削中途停车，会使拉力骤减，造成拉刀、工件自重下垂，改变原拉削轨迹，同时工件因弹性抱紧拉刀刀齿，致使刀刃嵌入工件内壁，此时若试图拉出工件，将造成拉刀严重崩齿，别断拉刀。此时应在车床上将工件车至1.5-2mm厚，用切割机沿键底方向切开，取下工件。
12) 工件内孔与端面垂直度误差太大，导致拉刀拉偏，圆周拉力不均，易造成拉刀崩齿、断裂。
13) 拉刀安装不正确，工件定位不良，使拉刀受较大弯矩，有时造成折断。
14) 拉刀容屑槽内铁屑清理不干净，导致铁屑无法容纳，导致拉刀崩齿、折断。
15) 后托架与拉刀卡头不等高，使拉刀经受过大弯矩而折断。
16）键槽拉刀导套外圆与工件配合间隙过大，锥孔与工件锥度不符，拉削时工件松动。
17）拉床拉力小，拉削时产生颤抖、停顿，将造成拉刀崩刃，甚至断裂。
18) 预制孔尺寸偏小，拉刀前导部不能顺利进入工件预制孔，强行拉小时，易造成拉刀柄部断裂。
19) 拉刀材料中心部有碳化物堆积，或有中心裂纹，在拉刀制造和使用过程中，会造成沿轴线方向断裂。
20) 工件材料硬度过高或硬度偏差过大，拉削时拉刀容易崩刃或折断。
21) 拉刀在制造、运输、保管和使用过程中被碰伤切削刃，拉削时造成崩刃。
严重时崩刃和断裂一旦发生，是难以补救的。所以，为了避免拉刀崩刃和断裂，应对拉刀从设计和工件材料检验开始，在制造、运输、保管一直到使用的各个环节都要予以充分注意。

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