直邊花鍵拉刀的改進
時間:2011-05-25 12:19:14 來源:未知
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圖1 萬向節滑動叉工件截形圖
采用直邊花鍵拉刀加工汽車轉向軸的萬向節滑動叉花鍵(工件截形見圖1)時，常常出現切削熱過大、積屑瘤殘留嚴重、燒刀等現象，且刀具稍有磨損，切削力即急劇增大，使刀具拉斷，嚴重影響正常生產。為解決這一問題，我們對直邊花鍵拉刀進行了分析及改進。
1 原拉刀問題分析
原拉刀的拉削方式為成型拉削，拉削面積較大，導致拉削力較大。由于拉削孔徑較小(花鍵小徑為Ø22+0.13mm)，為保證拉刀強度，原拉 刀設計時選用了較小的齒升量(SZ=0.055mm)，但齒升量過 小易造成切屑層較薄，當拉刀稍有磨損(即刀尖鈍化)時 ，就可能在工件拉削表面形成擠壓(而非剪切)，使前部刀齒的齒槽中無切屑產生。當接近精拉刀齒時，工件拉削表面受擠壓后彈性恢復，使刀齒齒升量瞬時增大，拉削力也急劇增大，造成打齒現象，進而使刀具拉斷。此時，刀齒后刀面也處于嚴重擠壓磨損狀態下，大量產生的切削熱進一步加劇了刀具的破壞程度。
2 拉刀結構的改進
由上述分析可知，原拉刀齒升量過小是造成拉削問題的主要原因，但單純增大齒升量則必然會使切削力增大。通常有兩種方法可減小切削力：一是增大齒距，即減少同時拉削齒數；二是減小切削面積。增大齒距會增加拉刀長度，使拉刀形狀細長，不可取，所以一般采用減小切削面積的方法。對于拉刀，則可采用同廓輪切方式來減少每個刀齒的切削面積。改進設計的拉刀刀齒截形見圖2。
圖2 改進設計的拉刀刀齒截形
如圖2 所示，刀齒采用異側倒角，這樣既有利于磨制加工，又可在拉削時消除切削扭矩，保證花鍵齒形加工精度。在倒角邊磨制出后角，可減小側刃加工時后刀面的擠壓摩擦，從而減小拉削力，降低切削熱。拉刀經改進設計后，將齒升量提高到 SZ=0.11mm，這樣可使刀齒齒數相對減少，拉 刀長度縮短。此外，由于拉削前工序為預孔擴孔加工，加 工尺寸為Ø22-0.2mm，故可將拉刀導向部 分尺寸加大至Ø21.8-0.040-0.073mm，這樣可使拉刀的危險斷面直徑增大，拉刀強度相應提高。
3 改進后的加工效果
經過改進設計，拉刀的拉削形式發生變化，拉刀刃前區切削層的切削狀況改善，由原來的擠壓硬化變為剪切剝離，進而改善了切削條件。因此，在拉削力允許情況下盡量加大齒升量有助于提高拉削加工質量。齒升量提高后，刀齒切入性好，加工表面彈性變形小，可有效減小擠壓摩擦阻力，使切削熱顯著下降，燒齒現象消失。
改進后的拉刀使用效果良好，拉削輕快(經檢測，切削力降低30%)，刀具壽命提高一倍。拉削后刀齒各齒槽的切屑大小均勻，且易于清除。由于刀齒刃前區不產生擠壓，因此已加工表面回彈量小，加工尺寸穩定，加工精度提高。