一种大型轮槽半精铣刀及其加工方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种大型轮槽铣刀及其加工方法，属于机械加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 轮槽铣刀也叫圣诞树铣刀，是专门针对汽轮机转子轮槽加工设计的复杂成型刀 具。也是加工汽轮机转子的重要刀具，百万等级超超临界机组及核电机组转子轮槽的加工 所用大型轮槽铣刀型线复杂，要求精度高。轮槽铣削一直以来是汽轮机转子加工过程中比 较耗时的生产工序，以前所使用的传统轮槽铣刀采用普通高速钢、普通几何结构，生产效率 低下，刀具寿命短，加工费用高昂。
[0003] 现有轮槽铣刀的柄部为布朗夏普刀柄，但由于此次设计的轮槽铣刀外形尺寸大， 布朗夏普刀柄已经不能承受如此大的切削力，亟待研制能够满足精度的刀具和加工方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种大型轮槽半精铣刀及其加工方法，以解决大型轮槽粗铣 刀因其结构复杂使其加工过程步骤繁琐，操作复杂且难以保证加工精度的问题。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0006] -种大型轮槽半精铣刀，它包括正棒本体，正棒本体的一端为刀柄端，该刀柄端为 IS040锥柄，所述正棒本体的另一端为型线端，该端沿正棒本体的轴向方向均勾加工有多个 齿背台阶，所述多个齿背台阶的外圆从靠近IS040锥柄的一端至远离IS040锥柄的另一端依 次递减，每两个相邻齿背台阶之间加工有一个容肩槽，容肩槽沿正棒本体的轴向方向设置， 多个齿背台阶通过多个容肩槽均匀分割形成多个沿正棒本体的轴向方向设置的磨铲齿，每 个磨铲齿的后刀面的形状为连续的圆弧形，正棒本体的中部加工有多个键槽。
[0007] -种大型轮槽半精铣刀的加工方法，该加工方法包括以下步骤：
[0008] 步骤一:粗车：
[0009] 1)选定正棒本体，确定正棒本体的外径变化小于0.05mm，车正棒本体的外圆以 准；
[00?0] 2)首先选定正棒本体的一端作为刀柄端，对该端按照外圆Φ48±0.10mm、长度 69.85+:::的要求进行车削加工，然后钻攻Ml6-6H，要求一刀下，孔口钻Φ 16.3mm，锪60°，最后 使该端形成IS040锥柄；
[0011] 3)夹住并固定IS040锥柄，正棒本体的另一端为型线端，该端按台阶依次车准多个 初形台阶和辅助头，首先找正并确保正棒本体的外径变化小于〇.〇5mm，车每个初形台阶放 量1-1.2mm，辅助头按勿2:' :x]5的要求进行加工，同时在辅助头上加工中心孔；
[0012] 4)顶中心孔，车IS040锥柄的大头部按Φ 44.45mm放量0.6-0.7mm，车IS040锥柄12 的中部按Φ 31.75mm放量0.6-0.7mm;
[0013] 步骤二:外磨:将步骤一加工后的料体进行粗磨，确保最大外圆Φ 70mm见光，IS040 锥柄和型线端之间的竖直端面为B端面，确保B端面的粗糙度达到RaO. 8，磨布IS040锥柄及 IS040锥柄的中部的槽，使二者同放量0.4-0.45mm;
[0014] 步骤三:数控车：将步骤二加工后的料体进行找正，确保各部分的外径变化小于 0.01mm，车型线端中车刃型线单面放量0.4mm，型线端中B端面留量0.2；"1，按20倍型线放大 图进行检测；
[0015] 步骤四：数控铣:在型线端的多个初形台阶中均匀铣削4个70°容肩槽，每两个相邻 容肩槽之间形成有一个切削刃，切削刃的前刀面0°角，等分、前刀面及圆周跳动小于 0.10mm；
[0016] 步骤五:数控铣:每个切削刃的外端面为铣齿背台阶，留直线段4-6mm;
[0017] 步骤六：铣键槽：在IS040锥柄和型线端之间铣两个键槽，每个键槽的尺寸以 16.13mmX 16为准，两个键槽对称小于0.10mm;
[0018] 步骤七:热处理:HRC66-68，三次回火，清理喷砂；
[0019] 步骤八:复M16-6H螺纹孔，清理螺纹及端面氧化皮；
[0020] 步骤九:研中心孔；
[0021 ] 步骤十:光学磨:靠磨端面B，去量0.2mm，保证端面B垂直度小于0.01mm;
[0022] 步骤十一：外磨：磨Φ 70外圆见光即可；磨IS040锥柄的尺寸，清理，并用专门设计 制作的检测套筒检测IS040锥柄，确保IS040锥柄的外径端面到端面B的直线距离在1.524土 0.05mm范围内；
[0023] 步骤十二:线切割:割辅助头，确保刀体的长度按80.269放量0.6-0.7mm;
[0024]步骤十三:数控磨:磨型线端各几何角度，0°前刀面，等分小于0.01mm，粗糙度小于 RaO.8,开端面齿确保磨铲齿后刀面的形状为连续圆弧形，经20倍型线放大图进行质量检 测；
[0025]步骤十四：切削刃钝化，打字，包装。
[0026]本发明具有以下有益效果：
[0027] 1、本发明的大型轮槽半精铣刀的结构设计科学合理，通过IS040锥柄的设计，有效 提升大型轮槽半精铣刀切削力。
[0028] 2、本发明的加工方法操作过程科学合理，通过本发明中的加工方法使大型轮槽半 精铣刀的型线精度高，尺寸精度达到0.0127mm，型线轮廓度达到0.005mm。
[0029] 3、本发明的加工方法，不但能够解决大型轮槽半精铣刀难以加工的难题，通过该 加工方法形成的大型轮槽半精铣刀还能够满足精度要求。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的大型轮槽半精铣刀的主视结构剖面图；
[0031 ]图2是本发明的大型轮槽半精铣刀的右视结构示意图；
[0032] 图3是本发明的加工方法中步骤一的操作示意图；
[0033] 图4是本发明的加工方法中步骤五的操作示意图；
[0034]图5是专用于检测IS040锥柄12的检测套筒11的主视结构剖面图。
【具体实施方式】
[0035]【具体实施方式】一:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括正棒本体，正棒 本体的一端为刀柄端，该刀柄端为IS040锥柄12，所述正棒本体的另一端为型线端，该端沿 正棒本体的轴向方向均匀加工有多个齿背台阶3,所述多个齿背台阶3的外圆从靠近IS040 锥柄12的一端至远离IS040锥柄12的另一端依次递减，每两个相邻齿背台阶3之间加工有一 个容肩槽2,容肩槽2沿正棒本体的轴向方向设置，多个齿背台阶3通过多个容肩槽2均匀分 割形成多个沿正棒本体的轴向方向设置的磨铲齿1，每个磨铲齿1的后刀面的形状为连续的 圆弧形，正棒本体的中部加工有多个键槽8。
[0036] 本实施方式中每个磨铲齿1的前刀面和后刀面之间的交线为该磨铲齿1的切削刃 5〇
[0037] 本实施方式中正棒本体的中部加工有多个键槽8,用于定位，根据样品试验得出， 键槽8的个数设置为两个即可。
[0038]【具体实施方式】二:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中IS040锥柄12上加 工有M16螺纹孔7。本实施方式中M16螺纹孔7为连接孔，用于固定本发明中的大型轮槽半精 铣刀而设置。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】一相同。
【具体实施方式】 [0039] 三:结合图2说明本实施方式，本实施方式中容肩槽2的个数为四个， 每两个相邻容肩槽2之间的夹角的取值范围为68°至72°。其他未提及的结构及连接关系与 二相同。
【具体实施方式】 [0040] 四：结合图1说明本实施方式，本实施方式中键槽8的个数为两个，每 个键槽8的宽度为16.13_。其他未提及的结构及连接关系与一或三相同。
【具体实施方式】 [0041] 五:结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式中的 加工方法包括以下步骤：
[0042] 步骤一:粗车：
[0043] 5)选定正棒本体，确定正棒本体的外径变化小于0.05mm，车正棒本体的外圆以 眞3准；
[0044] 6)首先选定正棒本体的一端作为刀柄端，对该端按照外圆Φ48±0.10mm、长度 69.85+:;:的要求进行车削加工，然后钻攻M16-6H，要求一刀下，孔口钻Φ 16.3mm，锪60°，最后 使该端形成IS040锥柄12;
[0045] 7)夹住并固定IS040锥柄12，正棒本体的另一端为型线端，该端按台阶依次车准多 个初形台阶4和辅助头10,首先找正并确保正棒本体的外径变化小于0.05mm，车每个初形台 阶4放量1-1.2mm，辅助头10按勿2^_ :xl5的要求进行加工，同时在辅助头10上加工中心孔；
[0046] 8)顶中心孔，车IS040锥柄12的大头部按Φ 44.45mm放量0.6-0.7mm，车IS040锥柄 12 的中部按 Φ 31.75mm 放量 0.6-0.7mm;
[0047] 本步骤的发明效果：由于本刀具切削刃5为复杂型线结构，铣刀的型线部分最终形 状由数控车床车削完成，但数控车床加工费用高，切削效率低，所以由普通车床进行粗加 工。对小型铣刀粗车时，粗车成锥面是正好把型线部分包括在其中，而粗车大型半精铣刀 时，粗车为台阶面，更多的为数控车床去除余量。由此缩短刀具加工时间，节约刀具制造成 本，通过本发明样品试验得出，加工100个刀具所用时间比现有技术缩短3至5小时，每个刀 具的制造成本与通过现有技术加工的刀具相比，至少节省30% ;
[0048]步骤二:外磨:将步骤一加