一种带有轮切齿形的轮槽精拉刀加工工件的方法与流程

本发明涉及一种轮槽拉刀加工工件的方法，特别是一种带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法。

背景技术：

汽轮机转子是汽轮机的动力部分和核心部分，转子加工质量的好坏将直接影响到整个汽轮机的性能。多级轮盘是转子的主要组成部分，轮盘轮槽加工的质量将直接影响汽轮机的出力及振动情况，因此轮槽的加工是转子加工中最为关键、最为困难的环节。目前国内生产的30万千瓦、60万千瓦机组和核电机组的轮槽结构采用的都是枞树型，这种结构的轮槽增大了叶根与轮槽的接触面积，使载荷分布更加均匀，但其尺寸精度要求高，加工制造困难。

现有的枞树型榫齿轮槽拉刀如图12和图13所示，在全齿型切削时，拉削力会突然增大，拉刀产生振动，容易造成崩齿、拉刀折断，甚至要件报废的严重后果，为避免这种情况的发生，设计精拉刀时就要计算出全齿型切削时的参数，在前一齿的齿根、齿底开分屑槽19，在后一齿的齿侧开分屑槽18，前后齿分屑槽18交错排列，在开有分屑槽18刀刃的后一齿必须是刀齿，于是把枞树型轮廓曲线连续切屑，分成多节小段，保证有效的断屑，并降低切削力和减小切削负荷，这属于分屑槽18的技术在轮槽拉刀中的应用，这种方式属于分层式拉削，是把宽的切屑分成小块，刀齿上专门设计了前后齿交错的分屑槽18，具体为前一齿的分屑槽18把铁屑分开，余下部分由下一齿切掉，这样的切屑上会带有刚巧性强的凸筋19，铁屑会因为带有凸筋19而不容易卷屑。

因此，目前的轮槽拉刀加工工件的方法，存在不容易分屑卷屑、 切削力较大和拉刀振动较大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法，它具有容易分屑卷屑、切削力较小、切削负荷较小和拉刀振动较小的特点。

本发明的技术方案：一种带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法，包括以下步骤，

a、轮槽拉刀第一轮切单元上的K形轮切齿拉削工件的部分待拉削余量；

b、轮槽拉刀第二轮切单元上的M形轮切齿在K形轮切齿拉削工件之后，继续拉削工件同一层上剩余部分的待拉削余量；

c、重复步骤a、b多次；

d、轮槽拉刀校准单元上的校准齿形对工件同一层上的拉削齿形进行校准。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述第一轮切单元和第二轮切单元构成一个轮切单元组，轮槽拉刀上的轮切单元组有1～50组，且轮切单元组在轮槽拉刀上等间隔或不等间隔排布。优选轮切单元组有20组。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述步骤c中的重复次数为1～50次。优选重复次数为20次。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述步骤d中的校准单元有1～20个，校准单元在轮槽拉刀上等间隔或不等间隔排布。优选校准单元有5个。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述第一轮切单元与第二轮切单元的间隔、轮切单元组在轮槽拉刀上的间隔、校准单元在轮槽拉刀上的间隔分别相等时，三处的间隔距离一致。等间距的设置使得轮槽拉刀在拉削工件过程中受力更加均匀，同时使得对 工件的拉削更加精确。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述K形轮切齿由延K形轮切齿中心线对称的依次连接的K1、K2......Kn段构成；所述M形轮切齿由延M形轮切齿中心线对称的依次连接的M1、M2......Mn段构成。K形轮切齿的各段与M形轮切齿的各段能够密切配合完成对工件的良好拉削。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述K形轮切齿和M形轮切齿的顶部均设有圆弧形凹槽。圆弧形凹槽能够减少拉削时拉刀与被加工面的磨擦。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述第一轮切单元与第二轮切单元的高度相同。

前述的带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法中，所述轮槽拉刀由高速钢、钴高速钢或粉末高速钢材质制成。其中钴高速钢为M42钴高速钢，M42钴高速钢热处理后的硬度是67-69HRC，在加工中当温度提高至600-620℃时具有很高的红硬性，并具有很高的耐磨性，很高的强度及良好的工艺性能，是轮槽拉刀的很好选择，与其他材质相比，使得轮槽拉刀具有更好的综合性能。

与现有技术相比，本发明通过使用多个第一轮切单元上的K形轮切齿和第二轮切单元上的M形轮切齿来交替拉削工件，最后再用校准单元对工件进行最终的拉削校准，来实现对待加工工件的分块式成组拉削，对于待加工工件的每一层待拉削余量，轮槽拉刀的第一轮切单元把待拉削余量的一部分拉削掉，然后再通过后面的第二轮切单元拉削同一层剩余部分的待拉削余量，重复第一轮切单元和第二轮切单元的拉削，这样的切屑上没有凸筋，卷屑紧密，由于切削宽减窄，可选用较大齿升量，大大降低切削力、减小切削负荷和降低拉刀振动的同时，保证了工件枞树型轮槽的尺寸精度，提高了轮槽拉削的工作效率。因此，本发明具有容易分屑卷屑、切削力较小、切削负荷较小、拉刀 振动较小、轮槽拉削效果较好和轮槽拉削的工作效率较高的特点。

附图说明

图1是本发明中轮槽拉刀的结构主视图；

图2是本发明中轮槽拉刀的结构立体图；

图3是图1中第一轮切单元的A-A截面图；

图4是图1中第二轮切单元的B-B截面图；

图5是图1中校准单元的C-C截面图；

图6是本发明中轮槽拉刀的结构左视图；

图7是图6中A部放大图；

图8是第一轮切单元的结构示意图；

图9是第二轮切单元的结构示意图；

图10是1个轮切单元组的齿形结合图；

图11是本发明中轮槽拉刀的刀齿结构图；

图12是现有技术中开设有分屑槽的轮槽拉刀的齿形图；

图13是现有技术中分屑槽处的铁屑上带有凸筋的结构示意图；

图14是图10中的1个轮切单元组切削工件后工件上形成的相应齿形图。

附图中的标记为：1-轮槽拉刀，2-第一轮切单元，3-K形轮切齿，4-第二轮切单元，5-M形轮切齿，6-圆弧形凹槽，7-校准单元，8-轮切单元组，9-K形轮切齿中心线，10-M形轮切齿中心线，11-拉削结构，12-端部基准平面，13-安装基准平面，14-安装槽，15-吊装螺孔，16-齿形前角，17-容屑槽，18-分屑槽，19-凸筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种带有轮切齿形的轮槽拉刀加工工件的方法，构成如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图 11和图14所示，包括以下步骤，

a、轮槽拉刀1第一轮切单元2上的K形轮切齿3拉削工件的部分待拉削余量；所述K形轮切齿3由延K形轮切齿中心线9对称的依次连接的K1、K2......Kn段构成；

b、轮槽拉刀1第二轮切单元4上的M形轮切齿5在K形轮切齿3拉削工件之后，继续拉削工件同一层上剩余部分的待拉削余量；所述M形轮切齿5由延M形轮切齿中心线10对称的依次连接的M1、M2......Mn段构成；

c、重复步骤a、b多次；

d、轮槽拉刀1校准单元7上的校准齿形对工件同一层上的拉削齿形进行校准。

所述第一轮切单元2和第二轮切单元4构成一个轮切单元组8，轮槽拉刀1上的轮切单元组8有1～50组，且轮切单元组8在轮槽拉刀1上等间隔或不等间隔排布。所述步骤c中的重复次数为1～50次；优选为20次。所述步骤d中的校准单元7有1～20个，优选为5个，校准单元7在轮槽拉刀1上等间隔或不等间隔排布。所述第一轮切单元2与第二轮切单元4的间隔、轮切单元组8在轮槽拉刀1上的间隔、校准单元7在轮槽拉刀1上的间隔分别相等时，三处的间隔距离一致。所述K形轮切齿3和M形轮切齿5的顶部均设有圆弧形凹槽6。所述第一轮切单元2与第二轮切单元4的高度相同而轮廓不同。所述轮槽拉刀1由高速钢、钴高速钢或粉末高速钢材质制成。所述K形轮切齿3加工工件后，在工件上形成的相应齿形由K11、K12、K13......K1n组成；所述M形轮切齿5加工工件后，在工件上形成的相应齿形由M11、M12、M13......M1n组成。所述K形轮切齿3和M形轮切齿5之间形成拉削结构11。所述校准单元7和轮切单元组8的轮切齿形呈枞树型分布。所述轮槽拉刀1的两端设有端部基准平面12，轮槽拉刀1的底部设有安装基准平面13。所述轮槽拉刀1下部的一侧设 有安装槽14。所述轮槽拉刀1的两端部平面上设有吊装螺孔15。所述校准单元7和轮切单元组8的顶部均设有圆弧形凹槽6。所述校准单元7和轮切单元组8轮齿的齿根部，位于齿形前角16的一侧设有容屑槽17；容屑槽17用于容纳切削轮槽产生的切屑，以及散发切削过程产生的热量，减轻“冷作硬化”程度，提高切削效率，保护拉刀，延长拉刀使用寿命。

本发明通过使用多个第一轮切单元2上的K形轮切齿3和第二轮切单元4上的M形轮切齿5来交替拉削工件，最后再用校准单元7对工件进行最终的拉削校准，来实现对待加工工件的分块式成组拉削，对于待加工工件的每一层待拉削余量，轮槽拉刀1的第一轮切单元2把待拉削余量的一部分拉削掉，然后再通过后面的第二轮切单元4拉削同一层剩余部分的待拉削余量，重复第一轮切单元2和第二轮切单元4的拉削，这样的切屑上没有凸筋19，卷屑紧密，由于切削宽减窄，可选用较大齿升量，大大降低切削力、减小切削负荷和降低拉刀振动的同时，保证了工件枞树型轮槽的尺寸精度，提高了轮槽拉削的工作效率。因此，本发明具有容易分屑卷屑、切削力较小、切削负荷较小、拉刀振动较小、轮槽拉削效果较好和轮槽拉削的工作效率较高的特点。本发明在国内某航空发动机公司实践中已应用验证，效果非常好，是枞树型榫槽精拉刀技术领域中的一次突破。