拉削加工详解：工艺原理、应用与机床分类
什么是拉削？
拉削是一种锋利、硬化、带齿刀具以一致、连续、精准方式从工件去除材料的加工工艺。拉削工艺使用不同尺寸凸起齿的刀具，每次通过工件精准切除指定材料量。
拉削中多刃刀具运动而工件静止，或工件运动而刀具静止。某些情况下刀具与工件间有相对旋转。拉削可内部穿过工件中心，或外部跨工件表面。
拉削是使用带齿刀具(称拉刀)去除材料的加工工艺。拉削两大类型：直线拉削和旋转拉削。直线拉削较常见，拉刀沿工件表面直线运动切削。
直线拉刀用于拉床，有时简称为拉刀。旋转拉削中拉刀旋转压入工件切削轴对称形状。
旋转拉刀用于车床或螺丝机。两种工艺均单次拉刀通过完成切削，效率极高。
拉削用于需精密加工场合，特别适合异形。常见加工表面含圆/非圆孔、花键、键槽、平面。
典型工件包括中小型铸件、锻件、螺丝机零件、冲压件。虽拉刀昂贵，但大批量生产时通常优于其他工艺。
拉刀形似锯条，但齿高随刀具长度增加。拉刀含三个截然不同部分：粗加工、半精加工、精加工。
拉削是不寻常加工工艺，因进给内建于刀具。加工表面轮廓始终是拉刀轮廓的逆向。每齿升高量(RPT)，即步距或每齿进给量，决定去除材料量和切屑大小。
拉刀可相对工件运动或反之。因所有特征内建于拉刀，使用无需复杂运动或熟练劳动力。拉刀实质是按序排列的单刃刀具集合，依次切削；其切削类比刨床多次通过。
拉削工艺流程
拉削工艺随表面拉削或内部拉削而异。表面拉削最直接，因一个表面作用于另一个。
例如，拉削刀具静止工件相对运动，或工件静止拉刀相对运动。
内部拉削不那么简单。使用内拉刀时，工件须用工件夹具固定，同时作为拉床安装座。然后用机床升降器将拉刀降入工件。
然后机床拉拔器抓住拉刀导向部，升降器释放跟随器后，拉拔器将拉刀完全拉穿工件。最后取出工件，拉刀重新与升降器接合。
拉削用途
拉刀用途极广。实际上你可能在手动工具、家电、管道、汽车设计、农机、各类军工业应用中见过拉削。
然而拉削主要用于需要精准、重复、复杂切削的大批量零件生产。虽拉削工艺适用多种应用，最佳材料硬度为26-28 HRC。
但许多生产企业用硬度达32 HRC材料也获成功。
如何保养拉刀？
新拉刀通常至少好用8,000次切削。若妥善保养定期磨刃，可增至近60,000次或更多。
拉刀昂贵，部分约$2,000或更高。估计8,000次对小规模操作可接受，但非每家公司能承担频繁更换。
因此，切削3,000件后送拉刀磨削修复可能值得，延长使用寿命降低总体生产成本。若发现切削所需力增加，拉刀可能需磨刃。
拉床类型
以下几种拉床供参考：
- 卧式拉床
- 立式拉床
- 内拉床
- 外拉床
- 旋转拉床
- 直线拉床
1. 卧式拉床
卧式拉床用拉拔法拉削工件，适用内外拉削。卧式机床有床身、拉刀导向部、驱动机构。
卧式主拉刀为键槽、花键、槽、圆孔、内部形状。虽占地大，但适合长拉刀和重工件。
2. 立式拉床
立式拉床推或拉拉削刀具，推拉削最常见。立式机床设计配置使其易将工件从一机传递到另一机，可执行多操作。
立式机床三类：下推、上拉、下拉。上拉设计最流行。立式拉床可液压或机电驱动；液压最流行且具成本效益。
3. 表面拉床
表面拉床去除工件表面多余材料。切削刀具通过工件产生平面或等高面。表面拉床独特特征：切削刀具连接在被迫通过工件的滑枕上。
滑枕可水平或垂直移动视机床设计。表面拉床可双滑枕，称双工位拉削。
4. 连续拉床
连续拉削中工件持续运动而拉刀静止。运动可直线、水平或圆周。
水平连续拉削中工件装在安装于链条上的工装上。连续拉削用于同时切削相似零件。
5. 旋转拉床
旋转拉削不同于其他形式，称摆动拉削。是内外部产生内部多边形形状的精密方法。旋转拉削中切削刀具与工件中心线成1°角；导致拉刀凿削/铲削效应切削。
旋转拉削可用车床或铣床配合水平/垂直主轴(主轴自由旋转)完成。可创建形状：六方、方形、锯齿、键槽、渐开线、花键、直齿轮、数字、字母。
6. 盘式拉床
盘式拉床用于圆周、直线、螺旋切削需高光洁度表面。刀具多刃片通过旋转曲轴在中心间去除材料。盘式拉床组件可精加工或粗加工。机床类型决定刀具。
粗加工刀片及其段取决于去除率要求。精加工段有可调刀架，适合产生严格公差。
7. CNC拉削
得益近年技术发展，计算机数控(CNC)机床可用于拉削工艺。零件可用旋转或直线工艺单步拉削。拉削公司设计了可纳入CNC工艺的刀具、刀体、刀柄。
CNC拉削有可转位刀片拉削刀具和刀柄。特殊刀柄使多种专用刀片成为可能。CNC拉刀含旋转/摆动、冲孔、键槽、花键、多边形、锯齿等。
拉削优势
- 生产率极高，超铣削、刨削、镗削等
- 产品尺寸形状精度高、表面光洁度好
- 同一刀具单行程完成粗精加工
- 仅需单一切削运动，设计制造操作控制简化
- 极适合大批量生产且经济
- 无需专业技能
- 加工表面质量卓越
- 周期短高精度
- 拉削操作需技能极少
- 可用于内外表面精加工
- 可获±0.0075mm公差、约0.8μm表面光洁度
- 切削液易施用于最有效处，因拉刀倾向将流体吸入切削区
拉削劣势
- 仅能加工通孔和表面
- 仅适用轻切削
- 切削速度不能高
- 拉刀缺陷/损坏严重影响产品质量
- 拉刀设计制造修复困难昂贵
- 工件尺寸形状几何变化需单独采购使用拉刀
- 仅大批量生产经济
- 超大工件不可拉削
- 刀具成本高
- 拉削不能用于大余量去除
- 被拉削零件须能刚性支撑并承受切削建立的力
制造工艺