法蘭盤組合式外拉刀的設(shè)計

王柏巖

（哈爾濱第一工具制造有限公司拉削刀具廠，哈爾濱150078）

法蘭盤組合式外拉刀的設(shè)計

王柏巖

（哈爾濱第一工具制造有限公司拉削刀具廠，哈爾濱150078）

被加工工件—法蘭盤外表面結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)質(zhì)硬度高，齒形公差要求嚴，設(shè)計及加工難度非常大，為此設(shè)計了一種組合式外拉刀，文中主要介紹了拉刀結(jié)構(gòu)、參數(shù)選擇及技術(shù)要求。

法蘭盤；組合式；外拉刀

1 法蘭盤結(jié)構(gòu)組成

傳統(tǒng)法蘭盤采用鑄鋼制成，結(jié)構(gòu)單一。隨著機械行業(yè)不斷發(fā)展，法蘭盤的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化、復雜化，同時對成品精度及表面光潔度要求越來越高。為此我公司相應地開發(fā)并研制了對復雜結(jié)構(gòu)法蘭盤外表面加工的組合式拉刀。

2 法蘭盤組合式外拉刀的結(jié)構(gòu)

法蘭盤（見圖1）材料為鑄鋼，拉削前調(diào)質(zhì)硬度為215～250HB。

1）拉削四個爪面，余量為0.2 mm；拉削4-1×45°四個爪面與φ34.925之間倒角；2）拉削凸臺兩側(cè)斜面余量為1.4 mm；3）拉削圓弧R，保證φ34.925+0.060余量為1.3mm。刀盒長度L=1 335 mm。

工作部分是拉刀的重要組成部分，根據(jù)圖1的拉削部分，我們研究決定采用組合式拉刀進行精加工，可以大大提高了生產(chǎn)效率。為了降低拉刀的制造成本，采用鑲體式結(jié)構(gòu)。其中拉刀的設(shè)計與一般拉刀相同，只是對底座及拉刀盒精度要求較高，拉刀組裝后相對位置要求嚴格。

將拉刀設(shè)計成拉削平面、倒角刀→凸臺斜角刀→圓弧刀的組合式結(jié)構(gòu)（圖2）。

3 法蘭盤拉刀的參數(shù)設(shè)計

3.1 拉刀總長的計算

齒升量確定為0.05mm，則齒數(shù)為拉削余量÷0.05mm，加上校準齒a刀29個齒，b刀36對個齒，c刀45個齒。齒距（取整數(shù)），同時考慮到留量是否均勻，相應地要提高拉刀第一齒的強度，所以每刀第一齒齒距離調(diào)整為t+2=14 mm，校準刀齒齒距可以調(diào)整為t-2=10 mm。

故拉刀總長為：L=a+b+c=315+385+500=1 200 mm。

3.2 最大拉削力計算

拉刀在加工時，先加工平面、倒角刀→凸臺斜角刀→圓弧刀。在拉削時，先將平面拉削0.2 mm；拉削凸臺兩側(cè)斜面余量為1.4 mm；拉削圓弧R，保證φ34.925+0.060余量為1.3 mm。圖2中a、b刀可按最大接觸平面計算拉力，c刀可按半圓長度計算拉力。工件的拉削長度是61 mm，拉刀齒距是10 mm，最大同時工作齒數(shù)61÷10=7。拉刀的同時工作齒數(shù)為61 mm（拉削長度）÷10 mm（拉刀齒距）=6.1，所以拉刀的最大同時工作齒數(shù)為7。拉刀的最大拉削力：

圖1 法蘭盤結(jié)構(gòu)

Famax=18.5×4（拉削接觸平面）×20.4（kg/mm）×7（最大同時工作齒數(shù)）=10 567.2（kg/mm），最大拉削力約為10.5 t，遠小于用20 t拉床80%的拉力，可以正常使用。

Fbmax=10×4（拉削接觸平面）×23（kg/mm）×7（最大同時工作齒數(shù)）=6 440（kg/mm），最大拉削力約為6.4 t，遠小于用20 t拉床80%的拉力，可以正常使用。

Fcmax=π×34.925/2（拉削圓孔直徑最大值）×19.25（kg/mm）× 7（最大同時工作齒數(shù)）=7 388.65（kg/mm），最大拉削力約為7.4t，遠小于用20t拉床80%的拉力，可以正常使用。

3.3 容屑槽參數(shù)的確定

式中：k為容屑系數(shù)，l為拉削長度，0.025為單面齒升量。

因為被加工工件材料為鑄鋼比較普通，所以為了使拉刀刀齒更鋒利，容屑槽的前角取15°，溝底取雙R=h/2= 1.5 mm。

3.4 法蘭盤組合式外拉刀的設(shè)計安排

拉刀加工的主要難點在于刀體結(jié)構(gòu)及拉削次序。將拉刀設(shè)計成拉削平面、倒角刀→凸臺斜角刀→圓弧刀的組合式結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖2 組合式結(jié)構(gòu)拉刀

a刀加工平面、倒角，首先可以定位整套刀與拉床安裝位置，其次減少圓弧刀加工余量。采用對齒設(shè)計可以使刀具更穩(wěn)定。

b刀加工凸臺斜角，先加工斜角可以避免圓弧與斜角之間產(chǎn)生的干涉。結(jié)構(gòu)較特別，角度刀需要專用卡具。刀片加工時要考慮到檢測點，在安排工藝時要考慮到與刀盒安裝工藝。

c刀加工圓弧，為半圓弧加工，考慮加工精度高，安裝精度高，加工難度大，所有采用數(shù)控外磨與數(shù)控平磨加工，既可以保證精度又可以提高效率。

整套刀空刀位置比較多，主要為了降低刀體重量，減少應力變形，降低成品加工效率。

4 法蘭盤拉刀的技術(shù)要求

1）拉刀刀體材料為M2（高速鋼），刃部熱處理硬度為64～66HRC；拉刀底座材料Cr12MoV（結(jié)構(gòu)鋼），熱處理硬度為25～30HRC。

2）拉刀精度：齒距相鄰誤差0.005 mm以內(nèi)，累積誤差在0.02mm以內(nèi)；圖2中c刀的精切齒徑跳公差為0.005mm，其余部分徑跳公差為0.03 mm，且跳動應在同一方向；表面粗糙度要求:齒形面Ra0.4，前后角面Ra0.4，刀體Ra0.8；

3）刀體安裝后要保證刀體齒形與底座垂直度公差在0.03mm以內(nèi)，對稱度公差在0.03mm以內(nèi)。

4）表面不得有砂眼和裂紋等。

加工好的拉刀經(jīng)使用后，驗證拉削效果良好，完全能夠滿足用戶對工件的尺寸及精度要求。

（編輯明 濤）

TG 715

B

1002－2333（2014）05－0281－02

王柏巖（1984—），男，助理工程師，主要從事刀具設(shè)計工作。

2014-03-19