法蘭盤組合式外拉刀的設計

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—法蘭盤外表面結構復雜，調質硬度高，齒形公差要求嚴，設計及加工難度非常大，為此設計了一種組合式外拉刀，文中主要介紹了拉刀結構、參數選擇及技術要求。

法蘭盤；組合式；外拉刀

1 法蘭盤結構組成

傳統法蘭盤采用鑄鋼制成，結構單一。隨著機械行業不斷發展，法蘭盤的結構呈現多樣化、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并研制了對復雜結構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構

法蘭盤（見圖1）材料為鑄鋼，拉削前調質硬度為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效率。為了降低拉刀的制造成本，采用鑲體式結構。其中拉刀的設計與一般拉刀相同，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。

將拉刀設計成拉削平面、倒角刀→凸臺斜角刀→圓弧刀的組合式結構（圖2）。

3 法蘭盤拉刀的參數設計

3.1 拉刀總長的計算

齒升量確定為0.05mm，則齒數為拉削余量÷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），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整為t+2=14 mm，校準刀齒齒距可以調整為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61÷10=7。拉刀的同時工作齒數為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為7。拉刀的最大拉削力：

圖1 法蘭盤結構

Famax=18.5×4（拉削接觸平面）×20.4（kg/mm）×7（最大同時工作齒數）=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）=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）=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 容屑槽參數的確定

式中：k為容屑系數，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計安排

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

圖2 組合式結構拉刀

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。采用對齒設計可以使刀具更穩定。

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生的干涉。結構較特別，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，所有采用數控外磨與數控平磨加工，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（結構鋼），熱處理硬度為25～30HRC。

2）拉刀精度：齒距相鄰誤差0.005 mm以內，累積誤差在0.02mm以內；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，對稱度公差在0.03mm以內。

4）表面不得有砂眼和裂紋等。

加工好的拉刀經使用后，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，主要從事刀具設計工作。

2014-03-19