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第 5.4 课切削第 5 章 · 机械加工

拉削

一根带齿的长杆,一次行程拉过或划过工件

拉削一次行程就切出完整的形状:一根布满刀齿的长杆(拉刀)从工件旁被拉过或推过。每个齿都比前一个稍高一点,因此每个齿只切下薄薄一片。自行车链轮或汽车齿轮上的键槽(把皮带轮锁在轴上的槽)通常就是拉削出来的。

拉削:实拍照片
照片:Franklin Day Jones et al., Public domain, 来源: Wikimedia Commons
一根齿越来越高的长杆,一次拉过就切出整个形状键槽的内拉削:剖开侧视图、刀齿特写和成品孔拉拔中,穿过中心的剖面拉刀(工具)精切齿粗切齿,每个都略高一点前导向工件花盘牵引机一次行程拉过特写:每个刀齿削下一薄层工件每齿升高量(夸大)齿切屑卷在容屑槽里拉刀沿此方向运动成品孔,端视图键槽123456工件和切屑拉削并加工运动
拉削键槽 · 侧视图、刀齿特写和完成的孔,共 6 步带圈数字与下方步骤对应。特写中的齿高被大大夸张了;实际上每一步的厚度比一张纸还薄。

工作原理

  1. 从预制孔开始。 工件上已有一个钻出或镗出的光孔。它靠在承受拉力的支承板(机床上的固定板)上。

  2. 穿入拉刀。 前导部(光滑的导向段)滑过孔,拉头夹住拉刀的末端。

  3. 一次行程拉过。 机床以缓慢而稳定的速度拉动拉刀,通常每分钟几米。

  4. 每个齿切下薄薄一层。 每齿升量(每个齿比前一个高出多少)通常为百分之几毫米。切屑卷入容屑槽(齿与齿之间的空间),行程结束后掉出。

  5. 精切齿定尺寸。 最后几个齿高度全都相同。它们修整表面并确定最终尺寸。

  6. 形状完成。 一次行程后,键槽、花键(一圈沟槽)或六角孔就完成了,常常只要几秒钟。

关键数据

材料
钢、铸铁、铝、黄铜、镍合金
典型零件
键槽、花键毂、方孔和六角孔、齿轮齿、涡轮盘上的槽
零件尺寸
孔径从几毫米到约 300 mm;表面拉刀可长达 1 m 以上
精度
通常为 ±0.01–0.025 mm
表面质量
通常为 Ra 0.8–3.2 µm(Ra 为平均粗糙度;1 µm 是千分之一毫米)
适合的批量
中等到极高批量;标准键槽拉刀也适合小型工坊
模具与设备成本
定制拉刀价格几千到几万美元;机床几万到几十万美元。带手动压床的键槽拉削套装只要几百美元
速度
一个完整的内部形状,每件只需几秒

优点与局限

优点

  • 非常快:粗加工和精加工一次行程完成
  • 能做出其他方法很难做的形状,例如内花键
  • 各零件之间一致性极高
  • 无需熟练操作工,也能获得良好的表面和精度

局限

  • 每把拉刀只能加工一种形状和尺寸
  • 定制拉刀昂贵,制造也慢
  • 切削必须直通到底,末端不能有障碍
  • 零件必须足够结实,能承受很大的拉力

应用领域

  • 汽车变速箱中的花键毂、转向齿条的齿、齿轮上的键槽
  • 航空航天涡轮盘上固定叶片的枞树形榫槽
  • 机械皮带轮、链轮和联轴器上的键槽
  • 枪械枪管内部的膛线(传统方法)
  • 紧固件与工具六角和梅花套筒,用旋转拉削(一种小型摆动拉刀)加工

如何识别

  • 孔内的槽、花键或多边形,壁面笔直、平行,从一端贯通到另一端。
  • 沿行程方向的细密直线,绝不会是圆形刀痕。
  • 旋转拉削出的多边形套筒,在切削终止处底部略带圆角。

对比

观看

ChrisandJimCIM · 课堂上对拉削工艺的讲解

mrpete222 · 用手动压床把键槽拉刀推过皮带轮

Tool Room Engineers Faridabad · 工业表面拉床正在加工法兰

Polygon Solutions Inc. · 旋转拉削在套筒内切出花键

查看实拍照片

记住

  • 拉刀就是把一连串切削动作冻结在一把刀具里。
  • 每个齿都比前一个略高,因此形状在一次行程中逐齿成形。
  • 刀具昂贵,零件极便宜:拉削在大批量时才划算。

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