内孔拉削工艺中常见缺陷和误差与消除方法

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摘要：内孔拉削工艺是一种提高生产效率，有能获得较高的加工精度和光洁度的零件加工方法。但在实际加工中，存在加工表面有各种缺陷和误差等情况的发生，本文对上述问题作一分析，并提出消除的方法。

关键词：拉削 缺陷 消除 积屑瘤 早期超磨损

拉削是一种较新的金属切削加工方法。它的加工过程，既和刨削，插削相类似，有和冲压的原理相接近。用牵引力使带有许多环形刀齿的刀具，通过固定不动的工件的内孔，切削下一层薄薄的金属，从而使工件的内孔达到要求的精度和光洁度，这种加工方法，叫做拉削。拉削时所用的刀具叫做拉刀。拉削加工的范围很广，它不仅适宜加工各种截面形状的通孔，而且还能加工特殊形状的内表面和渐开线齿形等。

在一般机器零件制造上最常遇到且有非常适合于拉削加工的通孔如图1所示。

内孔拉削工艺中常见缺陷一般有以下几个方面。为了避免上述缺陷的产生，及时就上述缺陷的产生的各种原因及其消除方法，分别叙述如下：

1、零件加工以后，拉削表面光洁度低，并留有明显啃刀刀痕

产生这种现象的主要原因应该在拉刀上面来找。首先看刀齿的外刃上有没有适当宽度的刃边，如果没有，就会导致切削层不均匀，深一块浅一块地往下切，切后留有啃刀刀痕，可以用研磨的方法来解决刃边问题。按图2来确定刃边宽度。对于键槽拉刀，平面拉刀，可用细刚玉油石，平放在刀刃上面，从齿背向前移动，进行研磨，如图2所示。研磨出刃边f=0.05～0.1毫米，在校准齿上研出f=0.2～0.3毫米；对于园拉刀，可以在车床，外圆磨床或拉刀磨床上使拉刀在两个顶尖上旋转，用细刚玉油石，一次研磨3～4个齿逐渐研出整个刃边。再看精切齿和第一校准齿拉削后，有无不易去掉的积屑瘤。刀齿前面的积屑瘤能把加工表面啃毛，积屑瘤的形成和消失是一个复杂的过程。它时生、时灭，被工件或切屑带走。拉屑在通常情况下产生C型屑，紧卷屑。当个别齿齿升量突然撍加。切屑不能很好的卷曲，造成切屑与刀齿前面的摩擦力激增，易产生积屑瘤。当刀齿前面的容屑槽形状不对或与前面与R不能园滑过渡时，卷屑不利，也容易产生积屑瘤。如果是精切齿上有积屑瘤，用重磨拉刀的办法解决，把个别齿升量大的齿向后排齿，槽形要磨对，如果是第一校准齿产生积屑瘤，可以把它改成精切齿，方法是补磨一个分屑槽或分屑倒角，以使切屑刃长度减短，不再磨擦两侧壁，卷屑轻松，消除啃毛现象。

2、圆孔拉刀加工表面有环状波纹

拉削过程中夹具或零件的定位基面不平，拉削中产生摆动，摆动一次表面就出现一次环状波纹，不断的摆动，环状波纹就一个接一个的出现。造成内径尺寸不规则，甚至还会出现拉刀外径尺寸是上限，而零件尺寸下限都不能保证，塞规过端通不过的现象。环状波纹还会出现在铜件，铝件的拉削中，尤其是铸铜和铸铝零件，对于加工此类零件，为避免使用中容易扎刀，切削厚薄不匀，应取前角 = 0°～3°，效果较好。

3、内孔的端面尺寸超差

孔径尺寸太小或大小。这里所说的孔径尺寸包括，包括圆孔直径，椭圆孔长短直径，花键孔大径、小径，矩形孔对边尺寸及其他特殊孔的有关尺寸。造成这些尺寸太小或大小的主要原因，有以下几个方面:(1)拉刀校准齿的直径尺寸太大，拉削出来的孔径，便会超过规定的公差上限尺寸。遇到这种情况时，就应该及时修磨拉刀的校准齿。尺寸相差不大时，可以用研磨的方法来达到。(2)拉刀校准齿的直径尺寸太小，拉削出来的孔径，便会达不到要求，遇到这种情况时，纠正起来就比较困难。尺寸相差不大时，可以采用机械挤压或镀铬修复的方法，来增大校准齿尺寸。尺寸相差较大时，拉刀就要报废，或修磨成粗拉刀来使用。(3)拉刀较软的金属材料时，拉削后的内孔实际尺寸，往往会小于拉刀校准齿的实际尺寸，也就是说内孔在拉削后发生“收缩”。其收缩量一般在0.01～0.03毫米的范围内。因此，在设计和制造时，将校准齿的尺寸做得超出工件内孔的上限尺寸。(4)拉削时冷却不当或切削速度过大，使拉刀发热，拉削后的内孔孔径就会稍稍变大。所以，选用合适的冷却液和使拉刀在拉削时获得充分的冷却，往往可以避免孔径超差。

4、拉削加工表面有分屑槽痕与局部划痕

这种情况的出现，主要是最后精切齿与校准齿的齿升量搭配不好。一般最后一个精切齿应是完整齿，并保证比前一个或一组精切齿的齿升大0.005～0.01毫米，如果该两齿齿升等于零或前一个带有分屑槽的齿略高于最后一个精切齿时，都会给表面留下分屑槽痕。解决的方法是把最后一个精切齿前面的一个或一组带有分屑槽痕精切齿磨低，保证0.005～0.01齿升量。局部划痕多是外部因素所致。如在精切齿或校准齿上有磕碰伤，或刀尖以及侧刃严重粘屑未被除去，造成局部凸起，拉后产生局部化痕，可用细刚玉油石研去。

5、拉削加工表面粗糙

出现拉削加工表面粗糙，光洁度很，这类毛病多数是粗切齿和精切齿切除的余量分配的不合理。粗切去的太多，留给精切的余量太少。也可能是粗切齿升量过大，拉削后留下很深的痕迹，以致精切也无法消除。解决的办法是粗，精切余量搭配合理，也可以在粗精切之间增加2～5个半精切齿，从设计上来解决这个问题。

6、拉刀早期超磨损

拉刀在刃口的前面和后面都过早的严重磨损，一般是由于被加工零件硬度高，或者切削用量选择不当。通常情况下，HB240～298. 拉削速度V=2～4米/分；HB298～422. 速度低于V=2米/分；HB422上不适合拉削加工。如果采用一般冷却液，又超过以上拉削速度，就容易引起拉刀的早期超磨损。当拉削带有黑皮的零件时，黑皮表面垢物一定要用酸洗等方法除去，否则拉刀的前端刃口会很快磨损。还有一种现象是拉刀后端刃口（精切和校准齿的刃口）被磨损，大多造成这种磨损的是导向套，如图3，它内壁有软层Ｈ，硬度在HB180以下，其它表面用渗碳淬火办法达到较高硬度，一般是HRC62～64。在操作过程中，要始终保持Ｈ这个软层，退刀时刃口才不会被磨损。如果是因为被加工零件径向不定位，手扶不正，或者送刀的拖轮高低调整不当，退刀时一次次的把软层慢慢磨损掉，暴露出硬面，硬点，硬线，都会把拉刀后端刃口严重损坏，因此一定要合理操作，保持软层。

7、拉刀个别齿严重磨损

加工矩形花键，工艺是粗拉---热处理---精拉。精拉刀第一周切到槽底的粗切齿，弄得不巧，很容易造成严重磨损，甚至崩齿和影响它后边一两相邻齿损坏。出现个别齿严重磨损的原因:这个被磨损齿的外径可能基本等于粗刀尺寸，并且可能被认为不需开分屑槽。而粗拉刀一般到正常磨损的时候，外径都可能小0.04毫米左右，它加工出来的零件尺寸小，再经热处理又可能有变形。这样的零件在精拉时，那个被磨损的齿必定投入全切，它一方面切到或切入热处理的表层，收到严重磨损；另一方面，由于没有分屑槽，切削两端受阻，卷屑不利，很容易产生产生积屑瘤。两处夹攻，这个齿就很快严重磨损。如果我们在设计的时候，把最后一周不开分屑槽的粗切齿的外径，比粗拉刀小0.05毫米左右，而把它后面一周第一个切入粗拉后零件底径的齿，开出分屑槽外径，其外径比粗拉刀大0.03毫米左右，使这个齿一下子切入热处理表层里面去，并且卷屑顺利，克服磨损条件。

8、拉刀刀齿崩裂掉齿

一把好用的拉刀，每个齿的卷屑都是卷曲的，并且刀齿一经通过零件走出来，切屑就高高的凸起很容易去掉。相反，若切屑牢固地粘在刀齿前面上，全靠外力去掉，若数次未被发现，积屑塞满容屑槽，这个齿势必被挤掉，在掉齿的同时有可能引起断刀。产生这种现象的原因，可能是齿升量排列不合理，有的齿升量突然增大，多半是刃磨造成的，因此，重磨拉刀时，齿升量的要求要给予保证。还可能是因为容屑槽形状不符，或容屑槽小或容屑槽与前面不能圆滑过渡，使切屑顶死在容屑槽底端不能翻身而产生积屑瘤，因此容屑槽形也必须给予保证而不可忽视。

参考文献

[1]史庭惠.内孔拉削工艺.上海科学技术出版社.

[2]乐悦谦.金属切削刀具.机械工业出版社.