河南理工大学HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY金属切削原理与刀具课程设计课程设计说明书——圆孔拉刀设计学院：机械与动力工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机制04-2班姓名：罗克学号：0403010218日期:2008年3月课程设计说明书金属切削原理与刀具课程设计圆孔拉刀设计（1）设计要求在L6110型卧室拉床上，拉制上图所示零件的孔，已知工件材料45钢， 0.735b GPa σ=，185~220HBS,坯孔为钻孔，尺寸见下表分组。
要求设计一把孔拉刀。
已知参数:0.022026M D mm += （拉后孔径）000.134L mm -=0.10.125W D mm +-= （拉前孔径）（2）完成作业 1）拉刀工作图 2）计算说明书目录1已知条件 (5)2刀具材料的选择 (6)3几何参数的确定 (6)4齿升量的确定 (7)5齿距的确定 (7)6拉刀刚度允许最大槽深 (7)7检验容屑系数 (8)8容屑槽尺寸 (8)9柄部的计算 (9)10拉刀强度的校核 (9)11机床拉刀校核 (10)12拉刀校准齿直径 (10)13拉刀余量 (11)14切削齿齿数 (11)15校准齿齿数 (11)16确定各刀齿直径 (11)17切削部分长度 (11)18校准切削部分长度 (12)19分屑槽长度 (12)20前导部的直径和长度 (12)21后导部的直径和长度 (12)22柄部前端到第一齿长度 (13)23拉刀总长度 (13)24中心孔 (13)参考书目 (14)小结 (15)金属切削原理与刀具课程设计圆孔拉刀设计 1. 已知条件：a.被拉孔直径 0.02226m D += 表面粗糙度为0.8a R m m b.预加工孔直径：0D =w D =0.10.125+-c.拉削长度：000.134l mm -= d.工件材料：45钢，0.735b GPa d =，185——220HBS ，孔为钻孔坯。
e.拉床型号： L6110型卧式拉床 2.刀具材料的选择刀具材料选定为W18Cr4V 柄部选取为40Cr 3.几何参数的确定 a. 前角0r前角0r 的大小是根据被加工材料性质选择的，材料的强度或硬度高，前角宜小；反之，前角宜大，前角的偏差值一般取为2±°。
由《复杂刀具设计手册》表1-1-7可以查得：0r =15°2±° b. 后角0a后角0a 是拉刀的类型及被加工工件所需的精度来决定的，内拉刀的后角应比外拉刀选的小些，校准齿的后角比切削齿的后角选的小些，切削齿后角的偏差取'30±，校准齿后角的偏差取'15±。
由《复杂刀具设计手册》表1-1-8可以查得： 切削齿后角0''23030a =校准齿后角0''13015z a =c.刃带1a b 的选择刃带应根据拉刀的类型及被加工材料的性质选择，在拉刀的切削齿上，允许有a =0°，宽度1a b =0.05mm 的刃带。
根据《金属切削刀具课程设计参考资料》查得： 1a b 切=0.05mm 1a b 校=0.6mm 4.齿升量z s 的确定齿升量z s 的大小，对拉削生产率和加工表面质量都有很重要的影响。
齿升量是根据工件材料的性质和拉刀的类型决定的，普通切削方式拉刀粗切齿的齿升量z s 由《复杂刀具设计手册》表1-1-10查得： z s =0.025mm5. a.齿距t 是相邻两齿轴向的距离，齿距越小，同时工件的齿数越多，切削过程越平稳，加工表面的光洁度也越高，但齿距小时，容削槽容积也很小，比较容易堵塞。
齿距可按以下公式计算：对于普通式拉刀：(1.25(1.258.5t mm =---- b.同时工件齿数i Z =的确定 可根据以下公式计算后结果取整， 015.7i l Z t=+= 6.拉刀刚度允许最大槽深max h根据实际生产经验，不同直径拉刀按刚度允许的最大槽深也是不同的，可以查表1-1-8得： m a xh =5mm7.校验容屑系数k用不同的拉刀加工不同材料时，最小容屑系数k 也是不同的。
由齿升量和加工材料可以从表1-1-15中选取最小容屑系数min 2.5k =拉削刚料时，切削总是形成中空的卷屑，它们的体积总是大于被切下金属层的体积，二者的比值称为容屑系数k 。
22min 0 3.14414.78440.02534z h k k s l p ´===>创所以选取适用。
8．容屑槽尺寸容屑槽尺寸主要取决于拉削长度及每齿的切削厚度。
槽的各个参数与齿距t 之间的关系大致如下： h=(0.45—0.38)t=3.23—3.825 g=(0.35—0.30)t=2.55—2.975 R=(0.65—0.70)t=5.525—5.95 r=0.5h=1.615—1.9125 所以各值如下： （由表1-1-14）查得： 切削齿：t=8 h=2.5 R=5g=3 r=1.3 校正齿：z t =6 h=2 R=4g=2 r=19. 柄部的计算：选用柄部时，应尽量采用快速卡头的形状，因其制造容易，柄部强度高。
柄直径1D 至少比预加工孔直径销5mm ，然后才能按标准选取，所以现取0.02510.08522D --=由表1.1-25查的:175l mm = 00.28'17D m m-= 221D mm = '15l mm = ''00.2828l mm -=5c m m = 最小横截面：2272mm 刀柄强度允许拉力[p]：对于W18Cr4V: [p]=7945kg σ=35kg/2mm 对于45Cr ： [p]=4540kg σ=20.1kg/2mm 10. 拉刀强度校核 ①第一齿槽底直径'd ：'2252 2.520w d D h mm =-=-⨯=②切削刃总长度B ∑：3.142681.6481.6MB Dmm mm π==⨯=≈∑③最大拉削力max P ：max i P P B Z =∙∙∑其中P 为拉刀单位长度刀刃上的切削力由《复杂刀具设计手册》表1.1-25可以查的QP=12.1kg/mmmax12.181.654939Pkg =⨯⨯=④最小断面拉应力σ： 由公式maxminP F σ=可计算得： 2493921.75/227kg mm σ== 在这一部位所用材料为Cr ，所以由表1.1-36查的： 对于40Cr: [σ]=25kg/2mmσ <[σ]=25kg/2mm所以经校核可知，这以拉刀强度是允许的。
11.机床拉刀校核每一种型号的拉床都是规定的有允许的最大的拉力[max Q ],拉削时最大拉削力max P 应小于机床实际允许拉力[Q]=（0.5~0.9）[max Q ]。
一般对于新机床，上述公式中系数取0.9~1.0；对处于良好状态的旧机床，系数取0.8；对于处于不良状态下的旧机床，系数取0.5~0.7。
如果计算结果表明机床允许拉力或拉刀强度不够时，则应降低拉削力。
所以可得：[Q]=0.94max []0.91010000.910Q kg ⨯=⨯⨯=⨯ 所以[Q] >max P =4939kg 也就是说机床校核允许。
12．拉刀校准齿直径z D .为了保证拉刀有最长的使用寿命，校准齿和最后一个精切的直径，应等于被拉孔的最大直径max D ，并考虑到拉削时由于金属或工件变形而引起的孔尺寸变化。
校准齿的直径z D 为：m a x z D D δ=± δ——变形量由《复杂刀具设计手册》表1.1-24查得：变形量δ=0所以 0.022max 026z m D D D mm +===13．拉削余量0A026.02225z w A D D =-=- 单边余量0/2 1.022/20.511A A mm ===14．切削齿齿数q Z切削齿齿数可以根据公式计算得出0 1.022(2~5)(2~5)22.44~25.44220.025q z A Z S =+=+=⨯ 取q Z =2415．校准齿齿数z Z ：校准齿的齿数视加工孔的精度而定。
孔的精度要求较高时，校准齿齿数取的也变越多。
根据表1.1-23S 可以查得:对于圆孔拉刀,加工工级及2级精度的孔时,选取z Z =716.确定各刀齿直径.<详见拉刀图纸>17.切削部分长度q I可以根据以下公式计算得到:.824192q q I t I mm ==⨯=18.校准切削剖长度z I 拉刀校准切削剖长度:6742z z z I t Z mm ==⨯=19.分屑槽尺寸.拉刀上开有分屑槽后,会降低加工表面的光洁度,为了提高孔的加工质量,在最后1个精切齿上不开分屑槽.切齿上不开分屑槽.拉刀的分屑槽尺寸由表1.1-19可以查得:槽数 114n = 槽宽 11b m m =槽深 10.7h m m= 槽底圆角半径10.3r mm = 20.前导部的直径和长度.a. 前导部直径3D :由表1.1-29拉刀前导部及后导部的形状和尺寸可知:选取了前导部形状得:0.130.125w D D +-== 偏差取dd 或dcb. 前导部长度:由表1.1-29可知:30(0.75~1.0)(0.75~1.0)3425.5~34l l mm ==⨯=取3L =30mm21.后导部直径4Da.由表1.1-29后导部中选取可得:0.0224m a x 026D D mm +==b. 后导部长度.由表1.1~29和表1.1-30可知:40(0.5~0.7)(0.5~0.7)3417~23.8L L mm ==⨯=从表1.1-30中直接选取430L mm =22.柄部前端到第一齿长度.a.颈部直径:由前述计算并结合表1.1-25可以查得:颈部直径221D mm =颈部长径2b a L l l =+查《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》表29对于6110L 型拉床床壁厚度60b l mm =花盘法兰厚度30a l mm =所以颈部直径2603090L mm =+=b.过渡锥'315L mm =所以 柄部前端到第一齿长度'1I''1123075901534214I l l l l mm ≥+++=+++=取'1I =230mm23．拉刀总长度'1242301924230494g g L L L L L mm =+++=+++=24．中心孔查《金属切削刀具课程设计参考资料》表33可知：d=2.5mm D=6mm L=6mml=3mm a=0.8mm25.参考书目（1）《复杂刀具设计手册》机械工业出版社（2）《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》小结为期一周的金属切削与刀具课程设计已基本结束，回顾圆孔拉刀设计的整个过程，我觉得受益匪浅。