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燕尾槽拉刀断刀问题的分析及解决

我公司用于加工J1MT360溜板箱05部分3605214齿轮的拉刀(工装编号为MAR91006) 在拉削中燕尾槽时，发现拉削后的零件中尺寸28+0.1+0.2mm变大，拉削时出现刀体发颤，刀体前端抬起，严重时拉刀被拉断等现象。

所用拉床型号为L6120(200kN)。拉削工艺参数如下：
工件材料：15CrMo
拉削长度：L1=89mm
拉刀每齿齿升量：s=0.06mm
拉刀切削齿前角：γ=15°
拉刀切削齿后角：α=3°
拉刀总长度：L=1280mm
拉削次数：n=1
拉削速度：v=1.6m/min
冷却液：10%乳化液
针对出现的问题，分析主要有以下两个原因。

1 拉刀设计问题
根据刀具设计资料验算拉刀各个几何参数及拉刀强度均正确。从拉刀截面齿形图中可看出，拉削时侧刃副偏角为0°(因17°36'+10'与工件中算出的燕尾槽相应角度吻合)，这样拉刀拉削工件时，整个侧刃都参与切削，从而使拉刀受到摩擦力很大。可看出，拉刀工作时，侧刃受到力F的作用，力F可分解为向上的分力F1和水平分力F2，两侧刃水平分力相互抵消，向上的分力为2F1=2Fsin17°36'=0.605F。此分力如果过大，就会造成拉刀抬起，使拉刀吃刀量增大，拉削力相应增大，从而造成拉刀发颤，严重时拉刀拉断的后果。
2 导套设计问题
拉刀导套结构，复检各项精度及尺寸均达设计要求，说明拉刀导套加工没有问题。分析拉刀受力情况。当拉刀开始拉削时，拉刀除了受水平力Fx外，还受一径向力Fy，其合力为F。力F延长线与刀体交点A落在刀套端面B点外，则力F 会产生一力矩M=F×BC(C为由B点向力F所作垂线与力F的交点)，此力矩使刀体前端抬起，齿升量增大，从而造成拉削力陡增，使拉刀损坏，以至拉断。

3 解决措施
根据以上分析，我们提出以下两个解决措施：
刀具齿形增加1°30'的侧隙角，使侧刃只有0.8mm长参与切削，这样可使力F 明显减小，从而F1也大大减小。当F<Fy+G 时(Fy为刀齿所受径向力，G 为刀体自重)，刀体就不会因F1抬起。
加长拉刀导套的导向部分可以看出，原导向部分为99mm，拉长度为89mm。可知，当加长导套导向部分，使A点与B点重合或在B点之右时，BC=0 ，从而力矩M=0，即刀体前端抬起的力矩消失。但拉刀导套过长，会使刀体拉削时摩擦力增大，因此B点应在A点附近为好。工件，99mm尺寸改为120mm为宜。
我们在生产中按照上述解决措施作了相应的修改，经试切验证，修改后的燕尾槽拉刀MAR91006连续拉削工件超过1000件，拉刀无断刀现象，工件精度合格，满足了生产需求。