简述渐开线花键拉刀的设计

因为齿升量过小，切削厚度太薄，则要

求刀齿非常锋利，否则，刀齿难于切下

很薄的金属层而造成挤刮现象，加快刀

齿的磨损，也使加工表面恶化。

简述渐开线花键

拉刀的设计

林祖强广东梅州齿轮厂技术科５１４０１本例拉刀选取粗切齿的齿升量１３．，＝０．０４ｍｍ３、齿距（Ｐ）及同时工作齿数（Ｚｅ）齿距是相邻两齿的轴向距离。齿６距与同时工作齿数是相互联系的，设

计时必须综合考虑拉削平稳性、拉削

力、拉刀长度、容屑空间及拉刀强度

等因素。齿距小，则同时工作齿数

１．２后角（Ｇ【）多，拉削过程就均匀平稳，拉削表面

质量也就好。但齿距也不能过小，否

则容屑槽容积不够大，将会影响排

屑。为了保证拉削平稳及得到良好的

拉削表面质量，拉刀最好要有４～５个

齿同时工作，通常，要保证同时工作

齿数在３～８范围内。

齿距可按下列经验公式估算：

Ｐ＝（１．２５～１．５）Ｌ∥２

Ｌ～拉削长度

短工件及脆性材料取小值，长工

件或韧性材料取大值。

本例拉刀选取齿ｇ巨Ｐ＝１０，则最大同

时工作齿数Ｚｅｍａｘ＝Ｌ／ｐ＋１＝４（取

整数）摘要简述了渐开线花键拉刀设计中主要参数的选择原则、注意事项及有关的计算方法，井通过实例作Ｔ进一步的说明后角的作用是减少刀齿后刀面与被加工表面问的摩擦，选择时应根据拉刀类型及被加工工件的精度来决定。增大后角可减少拉刀与工件间的摩擦，降低拉削表面粗糙度，提高刀具的耐用度。但后角也不能过大，否则拉刀的重磨次数将减少，导致拉刀的使用寿命缩短。一般粗切齿后角取大些，精切齿及校准齿的后角取小些。本例拉刀选取前角Ｙ＝１５。、切削齿后角为２。３０７、校准齿后角为ｌ。关键词渐开线花键拉刀；设计；计算在复杂刀具设计过程中，渐开线花键拉刀的设计是经常碰到的，如在我厂，渐开线花键拉刀的规格就达近百种。如何在生产实际中设计出合理的刀具，设计过程中如何正确选择拉刀参数，本文就此问题结合我厂某型产品用渐开线花键拉刀的设计为例，作一简述。

产品名称／图号：惰齿轮／

Ｋ２２１６ｌ产品材料：２０ＣｒＭｎＴｉ，硬度

８２～９４ＨＲＢ；拉刀图号：ＤＬ一３０５９

内花键参数：Ｍ＝１．７５，Ｚ＝１８，

ｃｃ＝２０。，大径Ｄｅ＝３５．０３＋０・０３，小径

Ｄｉ＝３１．６＋０３０７２、齿升量（ａｆ）齿升量是指每齿切削厚度的大小。选取时主要考虑被加工材料、拉刀类型、拉刀与工件的刚性等因素。增大齿升量，可减少拉刀长度、节省刀具成本。但随着齿升量的增大，拉削力也增大，拉削表面粗糙度亦会升高，拉削表面质量也相应下降。有资料表

明，在拉削中碳钢时，如果齿升量≤

０．０４、容屑槽容屑槽是形成刀齿的前刀面和容纳切屑的环状沟槽。拉削时，切屑必须全部容纳在容屑槽中，容屑空间必须大于被切下的金属层卷屑的体积，否则，切屑会在槽内挤塞，轻则影响拉削表面质量，严重的可导致崩齿或断刀。理想的容屑槽其形状必须有利于

切屑的顺利卷曲，并保证刀齿有足够

的强度和重磨次数，设计时必须正确

选择好容屑槽的有关参数，并进行容

屑系数的验算。

本例拉刀选用生产中最常用的形状

简单、制造容易的直线齿背型容屑

槽。选取槽深ｈ＝４验算容屑系数Ｋ：１，齿槽宽Ｅｍａｘ＝３．８６１，拉前孔径Ｄｏ＝３１．６＋０’１，拉削长度Ｌ＝３９．５３ｍｍ，则拉削表面粗糙度可达到１、刀齿主要几何参数１．１前角（ｖ）前角对切屑的形成和卷曲、拉刀的耐用度及拉削力的大小都有很大影响。选择时主要根据被加工材料的性质来决定。加工韧性材料时，前角取大些，使切屑容易形成；加工脆性材料时，前角可取小些。Ｒａ３．２，当齿升量达到０．０６ｒａｍ时，拉削表面粗糙度升高到Ｒａ６．３，当齿升量增大到０．１ｍｍ时，拉削表面将出现鱼鳞状缺陷。通常，粗切齿的齿升量稍大，过渡齿及精切齿的齿升量取小值。当被加工材料的加工性及刚性较差、拉刀的直径较小及强度较低时，齿升量亦取小些。但齿升量最小不应小于０．００５ｍｍ，

万方数据　

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拉刀设计时必须保证：Ｋ＝０．直径，同时还要考虑拉削后或热处理棒分别在齿形高度的１／３和２／３处测量７８５ｈ２／ａｆ．Ｌ≥Ｋｒａｉｎ后孔的变形量，准确的变形量应通过刀齿的齿形和齿厚。

ｈ一容屑槽深度Ｌ一拉削长度试验确定，生产中一般根据被加工零１０．１量棒直径（Ｄ。）的确定Ｋｍｉｎ一允许的容屑系数。根据件的材料、形状及热处理方法等因素设两组量棒接触点直径分别为被加工材料的强度、拉刀类型及齿升综合考虑。ｄｘ，＝中３３，ｄｘ，＝中３３．９量查手册得Ｋｒａｉｎ＝３本例拉刀校准齿直径确定为：ＤＺ经计算，ＤＲｌ＝２．７５，ＤＲ２＝３．５２

即：Ｋ＝０．７８５Ｘ４Ｘ４／０．０４Ｘ＝３５．０６ｏ．叭选取标准量棒直径分别为Ｄ。．＝中

３９．５＝７．９≥Ｋｍｉｎ＝３（容屑空间足７．拉刀分度圆齿厚（ｓ。）２．８８６，．Ｄ。，＝巾３．５８０够，容屑槽尺寸合适）拉刀分度圆齿厚是拉刀的一个重要１０．２量棒测量距Ｍ的计算５、拉刀光滑部分结构、尺寸的参数，为了保证拉刀的使用寿命，设当拉刀齿数为偶数时，量棒测量确定计时一般取等于花键孔分度圆齿槽宽的距Ｍ偶＝Ｄ。／ｃｏｓａ７＋Ｄ。

５．１拉刀柄部最大值。即：Ｓｏ＝Ｅｍａｘｃｃ７一量棒中心处的压力角，ｉｎｖ拉刀的柄部用来夹持拉刀、传递本例拉刀选取Ｓｏ＝Ｅｍａｘ＝３．８６１ＯＩ７＝Ｓｏ／Ｄ＋ｉｎｖｏ【＋ＤＲ／Ｄｂ－－３．１４２／Ｚ动力。圆拉刀的柄部形状有快速卡头８、拉削力的计算Ｄ、一拉刀基圆直径Ｄ一拉刀分式、插销式等。设计时根据拉削孔径渐开线花键拉刀最大拉削力的计算度圆直径

的大小、拉床夹头的形式及规格来选公式为：Ｆｍａｘ＝Ｆ’．Ｚ．Ｓｍａｘ．Ｚｅ．Ｋ’经计算，当Ｄ。，＝书２．８８６时，取。Ｆ７一拉刀单位长度刀刃上的切削Ｍ１２３７．４５５

５．２前导部力。根据选定的齿升量及被加工材料当Ｄ。，＝巾３．５８０时，Ｍ，＝３９．４３２前导部起导向和支承定心作用，的强度查手册得：Ｆ７＝１８４Ｎ／ｍｍ２本例拉刀经生产中使用验证，拉削保证拉刀进入工件孔后能正确定位，Ｚ一拉刀齿数，表面质量良好，拉削尺寸符合设计要不发生歪斜，还可检查拉前孔径是否Ｓｍａｘ一拉刀花键齿最大弧齿厚。求。

合适，以免拉刀第一个刀齿负荷太重取Ｓｍａｘ＝Ｓｏ＝３．８６１１１、小结而损坏。其截形与拉前孔截形相同，Ｋ７一修正系数，与拉刀前角、通过以上的简述，使我们从中了公称尺寸等于拉前孔的最小直径尺寸。使用的冷却液及刀具的磨损程度有关。解到了渐开线花键拉刀设计中主要参数

５．３后导部本例取Ｋ＝１．１５的选择原则、注意事项及有关的计算后导部的作用是使拉刀最后刀齿离目口：Ｆｍａｘ＝１８４×１８×３．８６１Ｘ方法等。当然在实际设计时，往往碰

开工件之前，保证拉刀与工件的相对４Ｘ１．１５－－５８８２３（Ｎ）到的问题还很多，这就要求我们在熟位置，使拉刀不致因自重而倾斜，其９、拉刀强度校核练掌握设计原则的基础上，灵活应公称直径等于花键孔小径的最小尺寸。拉刀设计时，要保证拉刀工作时用。

本例拉刀选用中２８的快速卡头，承受的拉应力（ｏ）小于拉刀材料的许用

其最小处（卡槽处）的直径为中２２；拉应力［１３＂】

前、后导部直径为：３１．６ｆ７即：１３＂＝Ｆｍａｘ／Ａｍｉｎ＜［ｏ］

６、拉刀校准齿Ｆｍａｘ一拉刀的最大拉削力参考文献

拉刀校准齿起校准和修光作用。Ａｍｉｎ一拉刀危险截面的面积。本［１］、四川省机械工业局编．复杂刀具校准齿没有齿升量，当精切齿重磨后例拉刀的危险截面在巾２２的卡槽处，设计手册．机械工业出版社．１９７９尺寸变小时，校准齿将逐步参加切Ａｍｉｎ＝３８０ｍｍ２［２］、孟少农主编．机械加工工艺手册．削。可以说，校准齿又是拉刀的后备【ｏ］～拉刀的许用拉应力。根机械工业出版社．１９９２切削齿。校准齿的齿数与被加工孔的据拉刀材料（本例选用ｗ１８Ｃｒ４Ｖ）［３］、杨黎民等编．刀具设计手册．兵器精度及拉刀的使用寿命有关，一般必查手册得［ｏ】＝３５０～４００ＭＰａ工业出版社．１９９９须有４～７个。即：ｏ＝Ｆｍａｘ／Ａｍｉｎ＝５８８２３／作者简介

林祖强．男．广东省梅州市人．助理工校准齿的直径（Ｄ，）：为使拉刀３８０＝ｌ５５ＭＰａ＜【ｏ］＝３５０～４００程师

的重磨次数增多，使用寿命增长，拉ＭＰａ（拉刀强度足够）

刀校准齿的直径一般取被加工孔的最大１０、拉刀齿形齿厚的测量

生产中一般采用两组直径不同的量

万　方数据

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简述渐开线花键拉刀的设计

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英文刊名：

年，卷(期)：

被引用次数：林祖强广东梅州齿轮厂技术科,514016中国科技信息CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION2007，""(4)0次

参考文献(3条)

1. 四川省机械工业局 复杂刀具设计手册 1979

2. 孟少农 机械加工工艺手册 1992

3. 杨黎民 刀具设计手册 1999

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，GB3506)M3～M16。长柄螺母丝锥(GB3466)M6×0.75～M30。螺母丝锥(GB/T967)M3～M52。手用和机用圆板牙(GB970)M3～M52×3。美制螺纹机用丝锥和圆板牙(右旋、左旋)No4：40UNC，48UNF直径

0.112，No5：40UNC，44UNF0.125，No6：32UNC，40UNF0.138，No8：32UNC，36UNF0.164，No10：24UNC，28UNS，32UNF，36UNS，40UNS，48UNS，56UNS0.190，0.216，1/4：20～56UNS，5/16：18UNC，20UN，24UNF，28UN，32UNEF，36UNS，40UNS，48UNS。还有3/8至1(3)/(4)等二十多种规格。美制锥管与直管螺纹机用丝锥和圆板牙(右旋、左旋)几十种规格。英制直管与锥管螺纹机用丝锥和圆板牙(左旋、左旋

)G1/16—28～G2—11，RC1/16—28～RC2—11，SM1/8—48～SM9/32—28。轮胎气门嘴螺纹机用丝锥和圆板牙(右旋、左旋)5V1～20V1。气瓶锥管螺纹丝锥PZ19.2～39.0。

　　资料索取号：W99—003

数控刀具

　　数控刀具及工具系统包括：TSG82工具系统，TMG21工具系统，可转位镗刀，可转位铣刀，可转位车刀，高性能切削单元，花键环塞规及高精度齿轮模具等。

　　资料索取号：W99—004

汽门座圈铰刀

　　该铰刀用于轿车和摩托车发动机汽门座圈加工，刀具与刀柄可用CABS接口联结，也可与刀柄做成一体(整体式)。规格尺寸可根据用户加工要求设计。刀片采用进口CBN材料。其主要参数：n＝1500～3000r/min，f＝0.015～0.025mm/r，工件加工表面粗糙度Ra0.8μm。

　　资料索取号：W99—005

汽门导管孔铰刀

　　该铰刀用于轿车和摩托车发动机汽门导管孔半精加工和精加工。铰刀为整体硬质合金，材料为进口美国和德国硬质合金棒材，规格尺寸可根据用户加工要求设计。主要参数：n＝800～1500r/min，f＝0.010～0.025mm/r，工件加工表面粗糙度Ra0.8μm。

　　资料索取号：W99—006

超硬刀具(PCD，CBN)

　　超硬刀具可有效而经济地切削多种难加工材料、硬态金属材料，其寿命为硬质合金刀具的几十倍至几百倍，能在很长的切削过程中保持刃口锋利和切削效率，换刀次数少，能获得较好的加工表面粗糙度和加工精度，能实现以车或铣代磨。

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　　CBN刀具的主要应用范围：各种淬硬钢及合金钢，淬硬的锻钢及铸钢，冷硬铸铁，镍基、钴基等难加工材料，热喷涂(焊)材料，经渗碳、氮化或火焰表面硬化的零件。

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　　资料索取号：W99—007

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