直邊花鍵拉刀的改進(jìn)
時(shí)間:2011-05-25 12:19:14 來源:未知
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圖1 萬向節(jié)滑動(dòng)叉工件截形圖
采用直邊花鍵拉刀加工汽車轉(zhuǎn)向軸的萬向節(jié)滑動(dòng)叉花鍵(工件截形見圖1)時(shí)，常常出現(xiàn)切削熱過大、積屑瘤殘留嚴(yán)重、燒刀等現(xiàn)象，且刀具稍有磨損，切削力即急劇增大，使刀具拉斷，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。為解決這一問題，我們對(duì)直邊花鍵拉刀進(jìn)行了分析及改進(jìn)。
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(dǎo)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(qiáng)度，原拉 刀設(shè)計(jì)時(shí)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(dāng)拉刀稍有磨損(即刀尖鈍化)時(shí) ，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(chǎn)生。當(dāng)接近精拉刀齒時(shí)，工件拉削表面受擠壓后彈性恢復(fù)，使刀齒齒升量瞬時(shí)增大，拉削力也急劇增大，造成打齒現(xiàn)象，進(jìn)而使刀具拉斷。此時(shí)，刀齒后刀面也處于嚴(yán)重?cái)D壓磨損狀態(tài)下，大量產(chǎn)生的切削熱進(jìn)一步加劇了刀具的破壞程度。
2 拉刀結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
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?cè)龃簖X升量則必然會(huì)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(shí)拉削齒數(shù)；二是減小切削面積。增大齒距會(huì)增加拉刀長度，使拉刀形狀細(xì)長，不可取，所以一般采用減小切削面積的方法。對(duì)于拉刀，則可采用同廓輪切方式來減少每個(gè)刀齒的切削面積。改進(jìn)設(shè)計(jì)的拉刀刀齒截形見圖2。
圖2 改進(jìn)設(shè)計(jì)的拉刀刀齒截形
如圖2 所示，刀齒采用異側(cè)倒角，這樣既有利于磨制加工，又可在拉削時(shí)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(cè)刃加工時(shí)后刀面的擠壓摩擦，從而減小拉削力，降低切削熱。拉刀經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，將齒升量提高到 SZ=0.11mm，這樣可使刀齒齒數(shù)相對(duì)減少，拉 刀長度縮短。此外，由于拉削前工序?yàn)轭A(yù)孔擴(kuò)孔加工，加 工尺寸為Ø22-0.2mm，故可將拉刀導(dǎo)向部 分尺寸加大至Ø21.8-0.040-0.073mm，這樣可使拉刀的危險(xiǎn)斷面直徑增大，拉刀強(qiáng)度相應(yīng)提高。
3 改進(jìn)后的加工效果
經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)，拉刀的拉削形式發(fā)生變化，拉刀刃前區(qū)切削層的切削狀況改善，由原來的擠壓硬化變?yōu)榧羟袆冸x，進(jìn)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(zhì)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(xiàn)象消失。
改進(jìn)后的拉刀使用效果良好，拉削輕快(經(jīng)檢測(cè)，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(qū)不產(chǎn)生擠壓，因此已加工表面回彈量小，加工尺寸穩(wěn)定，加工精度提高。