专利名称：一种高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工技术领域，重点涉及盘类零件高精度、小尺寸榫槽的拉削加工方法；特别提供了ー种高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具。
背景技术：
在机械加工技术中，特别是在航空发动机、燃气轮机盘类零件加工制造中，榫槽拉削加工一直是盘类零件加工的技术关键，此类技术一直备受关注。随着发动机推重比和性能的不断提高，涡轮盘零件的结构也发生了极大地变化，与叶片联结的榫槽，不但数量多、尺寸小，而且精度要求高，加工难度大，特别是榫槽结构尺寸特殊，圆弧盆底部位尺寸宽，颈部槽ロ尺寸小，对此类榫槽的加工，传统的拉削方案和拉刀结构设计，容易造成拉刀挤屑和崩刃、打刀，严重影响加工质量和拉刀寿命，无法满足零件尺寸精度和技术要求。新一代航空发动机对加工精度和制造技术水平提出了严格的要求，高精度、新结构、小尺寸榫槽拉削加工技术已经成为ー个亟待解决的技术难题，急需实用新型一种针对此类榫槽拉削的新エ艺方案和专用刀具，以便满足新一代航空发动机设计要求。人们迫切希望获得ー种技术效果优良的高精度小尺寸榫槽的拉削方法及其专用刀具。
实用新型内容本实用新型的目的是提供ー种高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具。本实用新型提供了ー种高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具，其特征在干所述专用刀具为拉刀，其结构满足下述要求拉刀的齿顶设置有能够參与拉削的直倒角或/和圆倒角。整套成型拉刀共11把；其中第1-3把拉刀粗开槽刀，齿顶与两侧面均带有45°倒角，形成了 45°侧切削刃，能够与齿顶刃同时參与切削；第4一7把拉刀齿型开槽刀，都是侧斜拉削方式，侧刃为主切削刃；第8把拉刀槽底R刀，齿顶及两侧转接圆角Rl. 5为主切削，用于完成槽底型面的拉削；第9把拉刀槽ロ度面粗刀、第10把拉刀槽ロ度面及直ロ精刀，均为侧斜式拉削结构；第11把拉刀为榫槽型面精刀，为全成型的拉削结构。第4一7把拉刀都是侧斜拉削方式，侧刃为主切削刃，在尖角部位0和0'(见
图14、
图15)也带有后角，齿升量为0.015— 0. 036mm，保证了拉刀容屑槽的结构尺寸要求和排屑顺畅。各把拉刀的齿升量满足下述要求第1-3把粗开槽刀为0. 024-0. 035mm ;第4把齿型开槽刀为0. 02-0. 023mm ;第5把齿型开槽刀为0. 015-0. 025mm ;第6把齿型开槽刀为0. 019-0. 022mm ;第7把齿型开槽刀为0. 034-0. 036mm ;第8把拉槽底R刀为0_0. 02mm ;第9把槽ロ度面粗刀为0. 021mm ；第10把槽ロ度面及直ロ精刀为0-0. 02mm ;第11把榫槽型面精刀第一段0. 02-0. 03mm ;第二段 0-0. 02mm。所述高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具在使用过程中满足下述要求[0011]I)第I把粗开槽刀，在轮盘实体外圆上开出宽4. 1mm、深2. 28的槽；參见图7 ；2)第2把粗开槽刀，将在第I把开槽的基础上，继续开槽，槽宽3. 9，槽深至4. 905的槽；參见
图10 ；3)第3把粗开槽刀，将在第2把开槽的基础上，继续开槽，槽宽3. 7，槽深至7. 18，并形成槽底部的圆弧R15的槽；參见
图13 ；4)第4把齿型开槽刀，是在第I一3把粗开槽刀的基础上，向宽度方向扩展，形成“<>”形状，上下斜面分别为50°和45°、总宽为5. 593的槽形；參见
图16 ;5)第5把齿型开槽刀，是在第4把齿型开槽刀的基础上，按同样的形状和角度继续扩宽至6. 957mm;參见
图19 ；6)第6把齿型开槽刀，是在第5把齿型开槽刀的基础上，继续扩宽、扩深，两侧的“侧斜刃”为主切削刃，宽度达到7. 96mm ;參见图22 ；7)第7把齿型开槽刀，是在第6把齿型开槽刀的基础上，拉削槽底两侧的圆弧R15和Rl. 5，使榫槽两侧底部轮廓初成型；參见图25 ；8)第8把槽底R刀，专用于拉削榫槽底部完整的圆弧Rl5和Rl. 5，使槽底成型；參见图28 ；9)第9把槽ロ度面粗刀，专用于拉削榫槽颈部槽ロ处两侧10°斜面；參见图30 ；10)第10把槽ロ度面及直ロ精刀，是在第9把槽ロ度面粗刀拉削的基础上，拉削榫槽颈部槽ロ直面(直ロ)，形成榫槽的开ロ处宽度4. 35，继续拉削槽ロ处两侧10°斜面，并使直ロ与两侧10°斜面形成R1+0.1的转接圆弧；參见图33 ；11)第11把为 榫槽型面精拉刀，与零件的榫槽轮廓完全相同，为全成型的拉削方式，完成榫槽型面的最终拉削，达到设计图纸要求；參见图36。本实用新型解决了新结构涡轮盘高精度、小尺寸榫槽拉削过程中的技术难题，榫槽轮廓为燕尾结构，腔大口小，榫槽底部圆弧腔宽8. 06mm，脖颈开ロ处只有4. 30mm，而且榫槽工作面轮廓公差要求为0. 025，粗糙度为RaO. 80，因此榫槽型面的加工难度非常大。采用榫槽拉削全新的エ艺方案，将传统的“顺拉削”的余量去除方式，调整为“侧斜拉削”方式，保证了拉刀容屑槽的结构尺寸要求和排屑顺畅；在拉削槽底圆弧时，需要ニ把刀转接完成拉削，常规的转接拉削往往造成槽底部台阶、接刀不圆滑，本实用新型改进了拉刀结构尺寸，在接刀部位设计一段重叠式拉削，重叠部分拉刀圆弧R尺寸要比先前拉削的圆弧尺寸略小，保证接刀部位的圆滑转接。传统的齿顶拉削方式，顶部与两侧面侧隙角间形成尖角，拉削时极易造成勒刀、尖角磨损、卷屑不好，造成刀齿崩刃和打刀，将尖角部位改为45°倒角，増加了 45°侧切削刃，有效解决了该问题的发生。改进了常规拉削中齿升量值，保证了拉刀寿命和耐用度。本项目拉刀结构和拉削方案的优化设计，突破了小尺寸、新结构榫槽拉削效率低、拉刀耐用度低、寿命短，榫槽尺寸精度不易保证的技术瓶颈问题，具有国内领先水平，对保证加工零件的尺寸精度、技术要求的一致性和稳定产品质量起到了重要作用，可有效减少人为因素的影响，本实用新型对全面提升盘鼓类零件拉削加工制造技术水平有很大的借鉴的作用，可推广应用到各类盘、鼓筒类零件燕尾榫槽的拉削加工中。在新一代航空发动机、燃气轮机领域具有广阔的应用前景和转化前景。本实用新型主要应用于航空发动机及燃汽轮机核心部件如涡轮盘、压气机盘零件榫槽拉削加工，解决了特殊结构高精度小尺寸榫槽拉削的技术瓶颈，可在同类零件中推广使用，在新一代航空发动机、动カ燃机系列中具有广阔的应用前景。
以下结合附图及实施方式对本实用新型作进ー步详细的说明
图1为本实用新型的拉削方案示意图；图2为拉刀排列图；图3为本实用新型被加工零件结构示意图；图4为本实用新型所述被加工零件被加工部位的榫槽结构尺寸示意图；图5为第I把拉刀结构示意简图；图6为与图5对应的拉刀局部放大图；图7为与图5对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图8为第2把拉刀结构示意简图；图9为与图8对应的拉刀局部放大图；
图10为与图8对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；
图11为第3把拉刀结构示意简图；
图12为与
图11对应的拉刀局部放大图；
图13为与
图11对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；
图14为第4把拉刀结构示意简图；
图15为与
图14对应的拉刀局部放大图；
图16为与
图14对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；
图17为第5把拉刀结构示意简图；
图18为与
图17对应的拉刀局部放大图；
图19为与
图17对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图20为第6把拉刀结构示意简图；图21为与图20对应的拉刀局部放大图；图22为与图20对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图23为第7把拉刀结构示意简图；图24为与图23对应的拉刀局部放大图；图25为与图23对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图26为第8把拉刀结构示意简图；图27为与图26对应的拉刀局部放大图；图28为与图26对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图29为第9把拉刀结构示意简图；图30为与图29对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图31为第10把拉刀结构示意简图；图32为与图31对应的拉刀局部放大图；图33为与图31对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图；图34为第11把拉刀结构示意简图；图35为与图34对应的拉刀局部放大图；[0060]图36为与图34对应的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大图。
具体实施方式
实施例1高精度小尺寸榫槽的拉削方法的专用刀具，所述专用刀具为拉刀，其结构满足下述要求拉刀的齿顶设置有能够參与拉削的直倒角或/和圆倒角。整套成型拉刀共11把；其中第1-3把拉刀粗开槽刀，齿顶与两侧面均带有45°倒角，形成了 45°侧切削刃，能够与齿顶刃同时參与切削；第4一7把拉刀齿型开槽刀，都是侧斜拉削方式，侧刃为主切削刃；第8把拉刀槽底R刀，齿顶及两侧转接圆角Rl. 5为主切削，用于完成槽底型面的拉削；第9把拉刀槽ロ度面粗刀、第10把拉刀槽ロ度面及直ロ精刀，均为侧斜式拉削结构；第11把拉刀为榫槽型面精刀，为全成型的拉削结构。第4一7把拉刀都是侧斜拉削方式，侧刃为主切削刃，在尖角部位0和0'(见
图14、
图15)也带有后角，齿升量为0.015— 0. 036mm，保证了拉刀容屑槽的结构尺寸要求和排屑顺畅。各把拉刀的齿升量满足下述要求第1-3把粗开槽刀为0. 024-0. 035mm ;第4把齿型开槽刀为0. 02-0. 023mm ;第5把齿型开槽刀为0. 015-0. 025mm ;第6把齿型开槽刀为0. 019-0. 022mm ;第7把齿型开槽刀为0. 034-0. 036mm ;第8把拉槽底R刀为0_0. 02mm ;第9把槽ロ度面粗刀为0. 021mm ；第10把槽ロ度面及直ロ精刀为0-0. 02mm ;第11把榫槽型面精刀第一段0. 02-0. 03mm ;第二段 0-0. 02mm。所述高精度小尺寸榫槽的拉削专用刀具在使用过程中满足下述要求I)第I把粗开槽刀，将在轮盘实体外圆上开出宽4. 1mm、深2. 28的槽；參见图7 ；2)第2把粗开槽刀，将在第I把开槽的基础上，继续开槽，槽宽3. 9，槽深至4. 905的槽；參见
图10 ；3)第3把粗开槽刀，将在第2把开槽的基础上，继续开槽，槽宽3. 7，槽深至7. 18，并形成槽底部的圆弧R15的槽；參见
图13 ；4)第4把齿型开槽刀，是在第I一3把粗开槽刀的基础上，向宽度方向扩展，形成“<>”形状，上下斜面分别为50°和45°、总宽为5. 593的槽形；參见
图16 ;5)第5把齿型开槽刀，是在第4把齿型开槽刀的基础上，按同样的形状和角度继续扩宽至6. 957mm;參见
图19 ；6)第6把齿型开槽刀，是在第5把齿型开槽刀的基础上，继续扩宽、扩深，两侧的“侧斜刃”为主切削刃，宽度达到7. 96mm ;參见图22 ；7)第7把齿型开槽刀，是在第6把齿型开槽刀的基础上，拉削槽底两侧的圆弧R15和Rl. 5，使榫槽两侧底部轮廓初成型；參见图25 ；8)第8把槽底R刀，专用于拉削榫槽底部完整的圆弧R15和Rl. 5，使槽底成型；參见图28 ；9)第9把槽ロ度面粗刀，专用于拉削榫槽颈部槽ロ处两侧10°斜面；參见图30 ；10)第10把槽ロ度面及直ロ精刀，是在第9把槽ロ度面粗刀拉削的基础上，拉削榫槽颈部槽ロ直面(直ロ)，形成榫槽的开ロ处宽度4. 35，继续拉削槽ロ处两侧10°斜面，并使直ロ与两侧10°斜面形成R1+0.1的转接圆弧；參见图33 ；11)第11把为榫槽型面精拉刀，与零件的榫槽轮廓完全相同，为全成型的拉削方式，完成榫槽型面的最终拉削，达到设计图纸要求；參见图36。本实施例所述的专用拉刀解决了新结构涡轮盘高精度、小尺寸榫槽拉削过程中的技术难题，榫槽轮廓为燕尾结构，腔大ロ小，榫槽底部圆弧腔宽8. 06mm,脖颈开ロ处只有4. 30mm，而且榫槽工作面轮廓公差要求为0. 025，粗糙度为RaO. 80，因此榫槽型面的加工难度非常大。采用榫槽拉削全新的エ艺方案，将传统的“顺拉削”的余量去除方式，调整为“侧斜拉削”方式，保证了拉刀容屑槽的结构尺寸要求和排屑顺畅；在拉削槽底圆弧时，需要ニ把刀转接完成拉削，常规的转接拉削往往造成槽底部台阶、接刀不圆滑，本实施例改进了拉刀结构尺寸，在接刀部位设计一段重叠式拉削，重叠部分拉刀圆弧R尺寸要比先前拉削的圆弧尺寸略小，保证接刀部位的圆滑转接。传统的齿顶拉削方式，顶部与两侧面侧隙角间形成尖角，拉削时极易造成勒刀、尖角磨损、卷屑不好，造成刀齿崩刃和打刀，将尖角部位改为45°倒角，増加了 45°侧切削刃，有效解决了该问题的发生。改进了常规拉削中齿升量值，保证了拉刀寿命和耐用度。本实施例所述拉刀结构和拉削方案的优化设计，突破了小尺寸、新结构榫槽拉削效率低、拉刀耐用度低、寿命短，榫槽尺寸精度不易保证的技术瓶颈问题，具有国内领先水平，对保证加工零件的尺寸精度、技术要求的一致性和稳定产品质量起到了重要作用，可有效减少人为因素的影响，本实施例对全面提升盘鼓类零件拉削加工制造技术水平有很大的借鉴的作用，可推广应用到各类盘、鼓筒类零件燕尾榫槽的拉削加工中。在新一代航空发动机、燃气轮机领域具有广阔的应用前景和转化前景。本实施例所述专用拉刀主要应用于航空发动机及燃汽轮机核心部件如涡轮盘、压气机盘零件榫槽拉削加工，解决了特殊结构高精度小尺寸榫槽拉削的技术瓶颈，可在同类零件中推广使用，在新一代航空发动机、动カ燃机系列中具有广阔的应用前景。
权利要求1.一种高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具，其特征在于所述专用刀具为拉刀，其结构满足下述要求拉刀的齿顶设置有能够参与拉削的直倒角或/和圆倒角。
2.按照权利要求1所述高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具，其特征在于整套成型拉刀共11把；其中第1-3把拉刀粗开槽刀，齿顶与两侧面均带有45°倒角，形成了 45°侧切削刃，能够与齿顶刃同时参与切削；第4一7把拉刀齿型开槽刀，都是侧斜拉削方式，侧刃为主切削刃 ’第8把拉刀槽底R刀，齿顶及两侧转接圆角Rl. 5为主切削，用于完成槽底型面的拉削；第9把拉刀槽口度面粗刀、第10把拉刀槽口度面及直口精刀，均为侧斜式拉削结构；第 11把拉刀为榫槽型面精刀，为全成型的拉削结构。
3.按照权利要求2所述高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具，其特征在于 第4一7把拉刀都是侧斜拉削方式，侧刃为主切削刃，在尖角部位O和O'也带有后角，齿升量为O. 015— O. 036mmo
4.按照权利要求3所述高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具，其特征在于各把拉刀的齿升量满足下述要求第1-3把粗开槽刀为O. 024-0. 035mm;第4把齿型开槽刀为0. 02-0. 023mm ;第5把齿型开槽刀为0. 015-0. 025mm ;第6把齿型开槽刀为 O. 019-0. 022mm ;第7把齿型开槽刀为0. 034-0. 036mm ;第8把拉槽底R刀为0-0. 02mm ;第 9把槽口度面粗刀为0. 021mm ;第10把槽口度面及直口精刀为0-0. 02mm ;第11把榫槽型面精刀第一段 O. 02-0. 03mm ;第二段 0-·0. 02mm。
专利摘要一种高精度小尺寸榫槽拉削专用刀具，其特征在于所述专用刀具为拉刀，其结构满足下述要求拉刀的齿顶设置有能够参与拉削的直倒角或/和圆倒角。本实用新型主要应用于航空发动机及燃汽轮机核心部件如涡轮盘、压气机盘零件榫槽拉削加工，解决了特殊结构高精度小尺寸榫槽拉削的技术瓶颈，可在同类零件中推广使用，在新一代航空发动机、动力燃机系列中具有广阔的应用前景。
文档编号B23D37/22GK202877630SQ20122049483
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者姜雪梅, 徐新发, 刘红伟 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司