9-3 拉削（课件）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》（劳动版）第八版 上好课—中职专业课 第九章刨削、插削和拉削 9-3 拉削 1.7.2013 ‹#› 教学目标 知识目标 1.基础认知：了解拉削的基本概念，熟悉拉床的整体结构组成以及核心运动原理。 2.刀具掌握：掌握拉刀的常见类型、具体结构组成，并明确拉刀各部分在切削过程中的作用。 能力目标 1.能准确识别拉床的主轴、刀架、工作台等关键部件并说明功能； 2.能拆解分析拉刀结构阐述切削原理，初步判断是否适配拉削工艺。 情感目标 1.深刻认识拉削在大批量、高精度孔加工与成型面加工中的重要工业地位； 2.在学习与实践中逐步培养严谨、规范、高效的现代机械制造职业意识与专业素养。 1.7.2013 ‹#› 教学引入 思考与观察 1.对比我们之前学习的插床，思考一下，它们在结构和运动方式上有哪些相似点与不同点？ 2.拉床的刀具是做直线运动，但方向是水平的，结合这个特点，大家尝试推测一下，它最适合加工什么样的工件表面呢？ 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：认识拉床 知识讲授：拉削的定义 一、拉削的基本定义 拉削是一种利用拉刀作为刀具，通过拉刀的直线运动，依次从工件上切除一层层多余金属，从而获得所需尺寸、形状和表面质量的加工方法。拉削加工相当于多把车刀或刨刀同时切削，属于高效率的精加工工艺。 二、拉削加工的核心要素 1. 拉床：提供主运动（拉刀的直线运动），结构简单，操作方便； 2. 拉刀：拉削的关键刀具，具有多个刀齿，依次完成粗加工、半精加工和精加工； 3. 工艺特点：一次行程即可完成加工，适用于大批量生产。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削特点 拉削属于高生产率的精加工方法。拉刀是一种多齿刀具，各刀齿的尺寸依次递增，在拉削的一次行程中，便能依次切除工件上的全部加工余量，直接获得符合要求的尺寸精度和表面质量，无需多次走刀，在成批和大量生产中优势显著。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉床的分类 01. 卧式拉床：应用最广泛的拉削设备 卧式拉床是工业生产中最常见的拉床类型，其主运动为水平方向的直线运动。它主要用于加工通孔、平面以及各类成型表面，例如花键孔、圆孔、键槽等。该类型拉床的拉力输出较大，保证加工精度与效率。 02. 立式拉床：特殊工况的拉削选择 立式拉床的主运动为垂直方向的直线运动，其结构布局使其更适合加工盲孔，或是大型、重型工件的外表面成型加工。相较于卧式拉床，立式拉床在空间利用和特定工件装夹上具备独特优势，能满足一些卧式设备难以实现的加工需求，是拉削加工中重要的补充类型。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：卧式拉床的结构 核心功能： 卧式拉床是拉削加工的核心设备，通过液压系统提供强大的水平拉力，驱动拉刀完成切削，能够高效、稳定地加工出高精度的内、外表面。 结构特点： 整机主要由床身、液压传动部件、滑鞍（刀架）、支撑座、随动刀架等部分组成。拉削时工件固定不动，拉刀夹持在滑鞍上做水平直线运动，可实现自动化的连续切削，确保加工尺寸的一致性。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉床的核心部件 01. 液压传动部件：动力核心源 作为拉床的动力心脏，提供平稳且强大的拉力，确保拉削过程稳定可控。 02. 滑鞍（刀架）：执行拉削的关键 负责牢固夹持拉刀，并带动拉刀做精准的直线往复运动，是直接执行拉削切削任务的核心执行部件，决定了拉削的进给路径。 03. 支撑座：工件的稳固基石 用于安装和固定各类工件，在拉削加工全过程中限制工件的位移与晃动，确保工件位置恒定，为精准加工提供基础保障。 04. 随动刀架：长拉刀的精度护航者 针对长拉刀加工场景，在拉刀中部提供柔性支撑，有效防止拉刀因自身重量下垂变形。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉床的运动 01. 拉床的主运动 拉床的主运动是拉刀的水平直线运动，这是实现切削加工的核心运动形式。该运动的速度直接决定了切削效率的高低，也是拉削过程中切除工件加工余量的主要运动，其运动的平稳性对加工精度和表面质量有着重要影响。02. 拉床的进给运动 拉削的进给运动是极为特殊的，它并非由机床的进给机构提供动力，而是由拉刀自身的结构参数决定。拉削加工不需要在机床上设置单独的进给运动机构，这也是拉削工艺高效、结构简化的关键原因。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削的加工范围（内拉削） 一、拉削的核心加工对象 拉床主要用于加工各种复杂的内表面，是机械制造中成型内孔加工的重要工艺手段，尤其适用于大批量生产，能够实现高精度、高效率的内孔成型加工。 二、常见的内拉削加工类型 1. 圆孔拉削：拉削圆柱孔，可有效保证孔的尺寸精度、圆柱度及表面质量，是内拉削中基础且应用广泛的类型。 2. 方孔/多边形孔拉削：在工件内孔中拉削出方形、六边形等非圆形的通孔或盲孔结构，能一次成型复杂的多边形内孔轮廓。 3. 花键孔拉削：加工内花键齿形，用于传递扭矩的精密配合副，满足传动系统的严苛要求。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削的加工范围（外拉削） 01. 外拉削定义 拉削加工并非仅局限于内表面，也可广泛应用于工件外表面的加工，这类加工方式被统称为外拉削。它能对各类规则或异形的外部轮廓进行高精度切削，拓展了拉削工艺的应用边界。 02. 常见的外拉削加工类型 涵盖平面拉削、成型面拉削、花键轴齿形拉削等核心类型；还可加工涡轮盘与叶片的榫槽等特殊结构，针对不同工件轮廓与工艺需求，展现出极强的适配性与加工优势。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的制造 知识讲授：认识拉刀 01. 拉刀的核心定位 拉刀是拉削加工专用的成形刀具，依靠刀齿依次从工件表面切下薄层金属，实现一次行程完成粗、精加工，是决定拉削加工质量的核心工具。 02. 结构剖析：分段式功能设计 由头部、颈部、切削部、校准部等组成。切削部承担主要切削工作，校准部用于修光和校准尺寸，前、后导部起导向和定心作用，保障加工稳定性。 03. 加工优势与适用场景 一次行程即可完成加工，效率高且精度优异（IT7-IT9）；主要适用于大批量生产中加工通孔、外平面及成形表面，是标准化定型产品加工的优选。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的整体结构 01. 刀具属性定位 拉刀是多齿刀具，切削原理类同车/刨刀，专为内孔、键槽等高精度成形加工优化。 02. 核心结构组成 由柄部、颈部、前导部、切削部、校准部、后导部等分段协同组成，结构精密。 03. 特殊设计目的 多齿分段设计保障运行平稳、定位精确，可一次性完成粗/半精/精加工，提升效率。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的柄部与颈部 01. 柄部（夹持端） 柄部是拉刀安装于拉床时被刀架夹持的关键部分，其形状和尺寸需严格与拉床的夹头相匹配，是拉削加工中传递动力的核心结构，直接决定了拉刀安装的稳固性与动力传输的可靠性。 02. 颈部（过渡段） 颈部是柄部与前导部之间的过渡连接部分，通常设计为较小的直径。该区域是拉刀规格、材料牌号、制造批号等关键信息的标记刻制位置，同时起到缓冲和衔接的作用，便于拉刀的装夹定位与识别。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的前导部 01. 基本属性与结构特点 别称：引导部 拉刀的前导部也常被直接称作引导部，是拉削加工起始阶段的关键功能部位。 核心特点：直径适配，导向精准 前导部的直径略小于工件预制孔的直径，其核心作用是在拉削开始前，引导拉刀顺利、准确地进入工件孔内，防止拉刀歪斜，同时为后续切削部切入工件做好精准的位置准备。 02. 核心应用场景与价值 在拉削初始阶段，引导拉刀平稳进入工件预制孔，确保拉削加工轴线与工件孔的理论轴线严格重合，是保证后续加工精度的基础前提。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的切削部（一） 01. 刀具别称与核心特点 切削部是拉刀的主体核心部分，整体由多枚有序排列的刀齿构成，包含粗切齿与精切齿两大类型。 02. 主要应用加工场景与分工 粗切齿：齿升量设计较大，承担主力切削任务，用于快速、高效地去除工件上的大部分加工余量，大幅缩短粗加工时间。 精切齿：齿升量较小，主要负责半精加工环节，对工件表面进行初步修光与尺寸校准，为后续校准齿的最终加工做好精度准备。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的切削部（二） 一、基本属性与结构特点 别称：切削主体 拉刀的切削部是实现材料去除的核心部分，直接承担切削金属的关键任务。 核心特点：齿升量递增式切削 切削部的刀齿高度依次递增，相邻两齿的高度差为“齿升量”（0.02~0.1mm）。拉削时各排刀齿接力切下金属层，一次行程即可切除全部加工余量，效率极高。 二、主要应用加工场景 通过多齿依次切削，将工件的加工余量“一层一层”逐步切除，有效分散切削力，保证刀具寿命与切削稳定性。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的校准部 01. 刀具别称与核心特点 校准部位于切削部之后，由若干尺寸完全相同的校准齿构成。它不承担主要切削任务，核心功能是对已加工表面进行最终的尺寸校准和表面修光，是保障工件精度的关键环节。 02. 主要应用加工场景与作用 校准尺寸精度：修正因刀具磨损、弹性变形等因素产生的微小尺寸偏差，严格把控工件的最终尺寸精度，确保符合加工公差要求。 提升表面质量：修光切削部留下的细微加工痕迹，显著降低工件表面粗糙度值，使加工表面更加光洁平整，满足产品的表面质量标准。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉刀的后导部 01. 基本属性与结构特点 别称：尾部导向 后导部是拉刀结构中处于末端的关键导向部件，其直径设计与校准齿基本相同或略小，是保障拉削后期定位精度的核心结构。 核心作用：保持最终定位 在拉削即将完成的阶段，后导部始终贴合工件已加工孔壁，维持拉刀的空间位置，确保拉削轨迹的一致性与稳定性。 02. 关键应用场景解析 当拉刀即将完全离开工件时，刀体大部分悬空易因重力下垂，后导部提供孔内支撑，避免拉刀刀齿刮擦、损伤已加工的精密表面。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削方法 01. 拉削的核心原理 拉削是利用拉刀上依次排列的多排刀齿，逐齿从工件上切下一层很薄的金属，使工件获得所需尺寸和形状的加工方法。 02. 典型拉削工艺分类 内拉削：用于加工工件的内表面，如圆孔、花键孔、方孔等，是拉削最主要的应用形式。 外拉削：用于加工工件的外表面，如平面、成形面、沟槽等，常采用专用拉床和拉刀配合完成。 03. 工艺优势与应用场景 拉削加工精度可达IT7~IT8级，适合成批、大量生产中加工尺寸较大、截面形状复杂的内/外表面。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：外表面的拉削 01. V形槽拉削：非对称切削的技术要点 拉削外表面一般属于非对称拉削，切削力会偏离拉力和工件轴线方向。这一特性使得工件在加工中易产生位置偏移，因此工艺上除了对拉刀采用导板等限位措施外，还必须对工件进行可靠夹紧，从结构和装夹双重保障加工的位置精度。 02. 工件装夹：导板与压板的协同作用 在拉削V形槽的实际操作中，需配合使用导板和压板结构。导板用于引导拉刀的运动轨迹，确保切削路径精准；压板则将工件牢牢固定在夹具上，抵消非对称切削力带来的窜动趋势，从而保证拉削过程稳定，加工出的V形槽轮廓清晰、位置准确。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削的工艺特点 01. 加工精度高且表面质量好 加工精度可达IT7~IT9级，表面粗糙度Ra值可控制在1.6~0.4μm之间，能直接获得高精度的成型表面。 02. 生产效率极高 拉削是多刃刀具进行的成型加工，一次拉削行程即可完成粗加工、半精加工和精加工的全部工序，无需多次走刀或更换刀具。03. 刀具结构复杂，成本昂贵 拉削工艺通常适用于大批量、定型产品的生产，在单件小批量生产中应用受到限制。 04. 加工范围广泛且适应性强 拉削能加工内孔、平面、成型面等，只要表面可贯通且拉床行程足够，均可采用。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削工艺特点（一） 01. 生产率高 拉削工艺中，拉刀在一次行程内就能切除加工表面的全部余量，无需多次进刀、退刀操作，大幅减少了辅助加工时间，因此相比许多传统切削工艺，拉削具备极高的生产效率，非常适合大批量生产场景。 02. 加工精度高 拉刀制造精度极高，切削部分区分粗切齿与精切齿，校准部分还能对加工表面进行最终的校正和修光处理。其经济加工精度可达IT9～IT7，加工后工件的表面粗糙度值可控制在Ra1.6～0.4μm，能获得光洁、精准的加工表面，满足高精度配合零件的加工要求。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削工艺特点（二） 03. 拉削过程平稳 拉床核心采用液压传动系统，动力输出均匀且连续，使得切削过程全程平稳运行，完全避免了机械传动常见的冲击和振动现象。 04. 工艺适应性较差 拉削的专用性极强，一把拉刀通常仅适用于加工某一种特定尺寸、精度等级和形状的表面，通用性不足。此外，拉削工艺无法加工台阶孔、盲孔以及特大直径的孔类工件；对于薄壁件，由于拉削力较大，极易导致工件发生塑性变形，因此薄壁类零件也不适宜采用拉削工艺进行加工。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削工艺特点（三） 05. 拉刀结构复杂，制造费用高 拉刀的设计涉及多齿结构的排布与切削参数匹配，制造过程对材料、热处理及加工精度要求严苛，导致刀具成本居高不下。 06. 预加工要求不高，工艺流程简化 拉削加工对工件的预加工精度无严苛要求，无需经过精细的半精加工工序，仅需完成钻孔或粗镗孔等基础预制工序后，即可直接进行拉削。 1.7.2013 ‹#› 知识讲授：拉削与插削的对比 01. 切削共性 拉削与插削均属于精加工范畴的切削方法，加工过程中都能使工件获得较高的尺寸精度，同时可形成良好的表面质量，是精密成型加工的重要手段。 02. 核心区别：运动方式与应用场景 插削：刀具做垂直往复运动，属于典型的“立式刨削”形式，加工灵活性较强，更适配单件、小批量生产模式，主要用于加工方孔、键槽、多边形孔等内表面结构。 拉削：刀具做水平直线运动，属于高效多齿切削工艺，工序集中且切削连续，适合大批量生产，可加工圆孔、花键孔、平面等内、外成型表面。 1.7.2013 ‹#› 重点归纳 知识点背诵 一、拉削定义 使用拉刀作为刀具，对工件的内表面（如孔）或外表面进行切削加工的精密加工方法，属于成型加工范畴。 二、拉床分类 按布局形式主要分为卧式拉床（应用最广泛，用于加工内孔、平面等）和立式拉床（常用于加工平面、成型面等）。 三、拉刀核心结构 由柄部（夹持）、颈部（连接）、前导部（导向）、切削部（主要切削）、校准部（修光尺寸）、后导部（支撑防振）六大关键部分依次组成。 1.7.2013 ‹#› 师生互动 降低正弦量计算门槛，提升效率 问题 讨论 某工厂需加工两种内孔工件：工件A年产量50件、预制通孔为普通圆孔；工件B年产量5000件、预制通孔需加工渐开线花键孔。现有插削、拉削两种工艺方案，从生产批量、刀具适配、加工效率三个角度分析两件工件分别选用哪种工艺更合理，并说明理由。 请结合拉削与插削的工艺特点，从生产批量、刀具通用性、单次切削余量三方面分析工艺选型依据。 结论 （2）从刀具适配：一把拉刀只能加工固定规格型孔，大批量花键孔选用专用拉刀；插刀通用性强，可换刀加工多种内孔，适配小批量圆孔。 （3）从加工效率：拉削单次行程切除全部余量，生产效率高；插削需要多次往复走刀，效率偏低，适合小批量试制加工。 结论： （1）从生产批量：拉削刀具造价高、仅适合大批量生产。因此小批量工件 A 选用插削，大批量工件 B 选用拉削。 1.7.2013 ‹#› 单项选择题 1. 拉削的进给运动是由（ ）实现的。 A. 机床的进给机构 B. 拉刀刀齿的齿升量 C. 工件的移动 D. 拉刀的旋转 正确答案：B 拉削没有单独进给运动机构，其进给是靠拉刀上相邻刀齿的高度差来实现的，这是拉削加工最显著的工艺特点。 课后练习 1.7.2013 ‹#› 单项选择题 2. 拉刀中，负责校准尺寸和修光表面的部分是（ ）。 A. 切削部 B. 前导部 C. 校准部 D. 后导部 正确答案：C 校准部由尺寸相同的校准齿组成，其作用是对已加工表面进行校准和修光，保证最终的尺寸精度和表面质量。 课后练习 1.7.2013 ‹#› 单项选择题 3.下列哪种工件最不适合采用拉削加工？（ ） A. 大批量生产的发动机缸体圆孔 B. 小批量生产的异形孔 C. 大批量生产的花键轴外齿 D. 大批量生产的连杆平面 正确答案：B 拉削加工仅适用于大批量生产场景。对于小批量生产的异形孔，定制专用拉刀的经济成本过高，采用插削、铣削等加工方法会更加灵活且经济。 课后练习 1.7.2013 ‹#› 1.简述拉刀各部分的主要作用。 课后练习 柄部：拉刀的夹持部位，用于与机床主轴连接，实现动力的传递，是拉削运动的动力输入端。 颈部：位于柄部与前导部之间的过渡段，主要用于标记拉刀的规格，实现结构的平滑过渡。 前导部：引导拉刀平稳进入工件预制孔，起到精准定位作用，防止拉刀偏斜，保障加工起始位置的准确性。 切削部：由粗切齿和精切齿组成，是核心加工部位，承担切除工件全部加工余量的任务，逐步完成轮廓成型。 校准部：由校准齿构成，用于校准工件的加工尺寸精度，修光已加工表面，确保表面粗糙度符合要求。 后导部：拉削结束阶段支撑拉刀，防止拉刀因自重下垂而刮伤已加工表面，保证拉削过程的稳定性。 1.7.2013 ‹#› 课堂小结 1.基础题：默写本节课学习的拉刀结构组成及其各部分作用。 2.巩固题：比较拉削与插削在加工原理、效率和应用范围上的根本区别。 3.预习任务：自主预习下节内容，了解特种加工的基本概念与适用场景。 课后作业 感谢观看 $