用于汽轮机叶片倒锥特征加工的刀具的制作方法

本发明涉及汽轮机叶片加工领域，具体为一种用于汽轮机叶片倒锥特征加工的刀具。

背景技术：

如图1所示，汽轮机叶片的倒锥特征主要由凸台端面1和凸台倒锥面2组成，α为凸台倒锥角，α+β=90°。倒锥特征的部位在毛坯锻造阶段由于成型难、检测难等问题，毛坯余量较大，导致成品加工过程中倒锥部位加工时间长、刀具消耗大、加工成本高。

现业内通常采用的倒锥特征加工方案是：在五轴数控机床上，先用很小的平面铣刀3分层铣加工凸台端面1（如图2所示），再用锥度球头刀具4分层铣加工凸台倒锥面2（如图3所示）。

上述方案存在以下弊端：1）倒锥特征部位的毛坯残余余量大，锥度球头刀具切削时，分层较多，并且受限于刀具刚性，切削速度也比较慢，造成加工效率低，加工成本高；2）五轴数控机床上分两种刀具加工凸台倒锥特征，两把刀有明显接刀痕迹（如图4和图5所示），导致凸台特征外观质量合格率低；3）加工工程中，两把刀各自的刀具制造误差、刀具几何尺寸检测误差，会叠加并加剧倒锥特征外观的不合格问题，甚至导致尺寸的不合格。

技术实现要素：

针对现有使用平面铣刀和锥度球头刀具共同加工汽轮机叶片倒锥特征时，加工效率低、加工成本高、外观质量合格率低的技术问题，本发明提供了一种用于汽轮机叶片倒锥特征加工的刀具，其既能加工凸台端面又能加工凸台倒锥面，加工效率高，加工成本低，并能彻底消除凸台特征外观质量问题。

其技术方案是这样的：一种用于汽轮机叶片倒锥特征加工的刀具，其包括标准立铣刀，所述标准立铣刀包括底刃和侧刃，所述侧刃呈螺旋状，其特征在于：所述侧刃的螺旋为锥形螺旋，所述锥形螺旋的螺旋直径由所述侧刃的上端至所述底刃方向逐渐增大，所述锥形螺旋的半锥角小于或等于所述汽轮机叶片的凸台倒锥角。

其进一步特征在于：

所述锥形螺旋的半锥角等于4°。

所述锥形螺旋的半锥角等于8°。

所述底刃和所述侧刃的数量相等且大于或等于四。

所述侧刃的高度大于或等于10mm。

所述侧刃上涂覆有耐磨涂层。

本发明的有益效果是：

本发明的刀具，在标准立铣刀的基础上将侧刃螺旋设计为锥形螺旋，且锥形螺旋的螺旋直径由侧刃的上端至底刃方向逐渐增大，锥形螺旋的半锥角小于或等于汽轮机叶片的凸台倒锥角，当锥形螺旋的半锥角小于汽轮机叶片的凸台倒锥角时，可先使用底刃分层加工凸台端面，再通过调整五轴数控机床的主轴角度，利用侧刃一次性加工凸台倒锥面，用一把刀完成凸台端面和凸台倒锥面的加工，当锥形螺旋的半锥角等于汽轮机叶片的凸台倒锥角时，则可利用本刀具一次性同时加工凸台端面和凸台倒锥面，从而彻底消除了由于使用两把刀具而产生的接刀痕迹，同时也消除了由于使用两把刀具制造误差、几何尺寸检查等误差叠加带来的尺寸不稳定性问题，从根本上提高外观的合格率和尺寸的稳定性，并且加工效率大大提高；经车间长期使用，本发明的刀具的刚性和强度要远高于传统的锥度球头刀具，在切削参数和效率上有很大的提升，同时刀具寿命有明显改善，取得的倒锥特征加工降本增效的效果显著。

附图说明

图1为汽轮机叶片的倒锥特征结构示意图；

图2为现有用平面铣刀加工凸台端面的加工示意图；

图3为现有用锥度球头刀具加工凸台倒锥面的加工示意图；

图4为现有用两把刀具加工凸台倒锥特征导致的接刀痕迹示意图；

图5为图4中a区域的放大图；

图6为本发明的刀具的主视图；

图7为图6的右视图。

具体实施方式

见图6至图7，本发明的一种用于汽轮机叶片倒锥特征加工的刀具，其包括标准立铣刀11，标准立铣刀包括底刃12和侧刃13，底刃12和侧刃13的数量相等且大于或等于四，侧刃13呈螺旋状且螺旋为锥形螺旋，锥形螺旋的螺旋直径由侧刃13的上端至底刃12方向逐渐增大，锥形螺旋的半锥角θ小于或等于汽轮机叶片的凸台倒锥角α，侧刃13的高度h大于或等于10mm，能够满足倒锥特征的切削加工要求，侧刃13上涂覆有耐磨涂层，可提高刀具的使用寿命。锥形螺旋的半锥角θ可设计为4°或8°或按照凸台倒锥角α设计。

采用本发明的刀具加工汽轮机叶片的倒锥特征时有以下两种方案；

方案一：选用半锥角为4°或8°的刀具，且刀具的半锥角度小于汽轮机叶片的凸台倒锥角时，可先使用底刃分层加工凸台端面，再将数控五轴机床的主轴偏摆一定的角度，用侧刃加工凸台倒锥面。

方案二，依据凸台倒锥角度设计专用的刀具，即使锥形螺旋的半锥角等于凸台倒锥角，则本发明的刀具即可作为成型刀使用，在数控五轴机床上同时加工出凸台端面和凸台倒锥面，一次成型。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种用于汽轮机叶片倒锥特征加工的刀具，其能解决现有使用平面铣刀和锥度球头刀具共同加工汽轮机叶片倒锥特征时，加工效率低、加工成本高、外观质量合格率低的问题。其包括标准立铣刀，标准立铣刀包括底刃和侧刃，侧刃呈螺旋状，侧刃的螺旋为锥形螺旋，锥形螺旋的螺旋直径由侧刃的上端至底刃方向逐渐增大，锥形螺旋的半锥角小于或等于汽轮机叶片的凸台倒锥角。

技术研发人员：董欣欣;王成富;章奇;杨敏;陆爱群
受保护的技术使用者：无锡透平叶片有限公司
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.02.22