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1、花键加工用拉刀设计的相关性中图分类号：TG715 文献标志码：B0 引言转动套在气动凿岩机中起着重要的作用，它是转钎机构与钎头动力传递的连接部分。活塞通过花键将力传递给转动套，转动套再将力传递给钎头。因此转动套的加工精度极大的影响着整机性能，必须严格保证其加工工艺。其设计过程如下：1 转动套花键的加工工艺1 、零件图（附图1）2、工件材料20Cr，σb=0.835 Mpa，调质处理HB185-220。3、先将毛坯孔车至30.5mm，再用拉刀拉出花键尺寸，加工后零件孔的最后直径，被加工孔的长度L=70 mm。4、使用设备：L6120型卧式拉床，采用10%极压乳化液，拉削后孔的收缩量为
2、0.011mm。2 拉刀设计拉刀材料采用W18Cr4V，拉刀选用直齿花键拉刀。1、切削部分（1）加工余量就是为了得到一定形状和尺寸的工件所必须切下的金属屑厚度。花键齿的拉削余量为A0 = D-d凹=38.5-30.5=8mm，上式中D为孔的最终直径，d凹为毛坯孔孔径。（2）齿升齿升一般按工件材料的性质及拉刀类型选取，取为a=0.05mm。【1】（3）几何角度a、前角：按被加工材料的种类选取，取为=8。【1】b、后角：按加工精度选取，取为 = 3。【1】（4）容屑槽及齿距a、容屑槽选取原则：容屑槽形式应保证切屑能自由形成，因而其几何参数应选择适当，容屑槽应能完畅地容纳切屑但并不削弱刀体强度，应考
3、虑刀齿有足够强度并保证刃磨次数最多。故而采用齿背为曲线的形式【1】，如图2所示：图中g=（0.3-0.4）P=4 mm，h=（0.35-0.4）P=4 mm，r=（0.20-0.25）P=3 mm，R=（0.65-0.70）t=8.4mm。b、齿距齿距大小应保证容屑槽的有效容积及刀齿强度，同时也应适当考虑拉削均匀性P=（1.25-1.5）=12.5 mm，将t值加以圆整，取为12mm。（5）分屑槽分屑槽的选取原则为：槽深一定要大于拉削厚度，分屑槽在前后刀齿上应作得相互交叉，槽形选取需合理，如图3所示：图中rk = 0.2-0.5mm，sk = 0.2-0.5mm，hk = 0.2-0.5mm，
4、ωk = 45-60。（6）齿数及切削部分长度a、齿数Z切=（Σ Δd / 2a）+2=82上式中ΣΔd为总齿升b、切削部分长度l切=PZ切=984mm（7）切削齿部直径切削部共82个齿，第一齿与第二齿为过渡齿，无齿升，自第三齿开始切削，齿升a=0.05mm。D0=？准30.50 mm，D1=？准30.50mm，D2=？准30.55mm，D4=？准30.60mm，D81=？准38.45mm，D82=？准38.5mm。2、校准部分校准部分主要起着校准和刮光作用，这部分的刀齿都无齿升，即前后齿直径都相同。（1）前角和后角为制造方便，校准部
5、分前角和后角取得与切削部分相同。（2）容屑槽和齿距容屑槽一般取得与切削部分相同；齿距取得略小，为P校=（0.6-0.7）P=7.2 mm，以增加同时工作齿数，提高工件表面光洁度。（3）齿数及长度齿数取为Z校=7长度l校=P校Z校=50.4mm，将其值取为51。（4）校准齿部直径校准齿共7个齿，D校=？准38.89 mm。为更进一步保证校准齿的横切面尺寸，在刀齿后面还做有棱边如图4校准齿断面f校取为0.2mm。3、拉刀总长度及各部直径（1）拉刀总长度L刀=f头+l颈+l锥+l前+l切+l校+l后+l尾=1400mm上式中l头取为75mm，其值参考拉床夹具选取；l颈=lk+lc=125mm（式中l
6、k为拉床支座厚度70mm，lc为拉床挡板厚度55mm）；l锥取为15mm；l前取为75mm；l尾按工件孔的长度而定75mm。（2）拉刀各部直径D头=？准28 .5mm，D颈=？准26.5mm，D前=？准30.5mm，D尾=？准38.89mm。4、拉床拉削力及拉刀强度校核【2】拉削时的切削力决定很多因素，诸如被加工工件材料的性质、切削厚度和切削宽度、拉刀切削部分的几何形状、刀刃的磨损程度和冷却润滑液的性质等。（1）拉刀拉削时的最大切削力Pmax=pzB zt=20.7x8x4x6.8=4526.4KN当拉床工作时，其最大拉削力不能超过机床许用拉力，即Pmax 。式中Q=20x103x0.8=16
7、000KN，故此拉刀在工作时未超出机床的工作能力。（2）拉刀强度校核拉刀拉伸时的最大应力σ= Pmax/Fmin=4526.4/703=6.5N/mm2，式中Fmin为最小的横剖面积。当拉床工作时，须满足σσ许。式中σ许为30 N/mm2【2】，因此拉刀工作时的强度是足够的。此外，花键拉刀在花键齿上，为了使重磨后不致很快的减小键齿宽度，在齿侧面做有f0=0.8-1mm的小棱面；为使摩擦减小，还做有副偏角α，一般为1-2。为了提高齿的耐用度，齿的两角做成圆弧形，半径R键=0.25-0.3mm。但在花键校准齿上做得仍与键槽要求的尺寸和形状，不可随意做过度刃，否则得不到工件要求的形状与尺寸。在磨花键齿侧面，为使砂轮能自由退出，键齿侧面根部还做有退刀槽，其尺寸为a=1-1.2mm，b=0.8-1mm。拉刀总成图如图4。3 使用效果此拉刀加工完成后，经使用，加工出的零件在精度各性能上均满足产品工艺要求。使用拉刀加工转动套内花键，极大的提高了生产率，可得到较高的精度。但是拉刀的制造较复杂，成本较高，只能在大批量生产中应用。参考文献：【1】 四川省机械工业局，复杂刀具设计手册.北京：机械工业出版社，1979.63-65.【2】 袁哲俊，刘华明 ，金属切削刀具设计手册.北京：机械工业出版社，2008.394-397.