专利名称:预应变机夹式硬质合金拉刀的制作方法
本实用新型属于加工钛合金叶片榫头的机夹式硬质合金粗拉刀。
目前，国内的钛合金燕尾型榫头的加工普遍采用的是高速钢拉刀进行拉削。从英国罗·罗公司引起的斯贝发动机生产线，其钛合金燕尾型榫头就是用M42高速钢拉刀进行加工的。此类高速钢拉刀在粗拉具有“a”层的钛合金零件时，寿命极低，几乎不能工作；即使拉削钛合金基体材料，其寿命也不高。国外实验室中的研究表明，采用硬质合金拉刀不仅可提高拉刀寿命，而且可以降低钛合金零件表面的含氫量。要使拉刀硬质合金化，有两种途径一种是采用焊接式硬质合金拉刀；一种是采用机夹式硬质合金拉刀。众所周知，由于焊接质量问题，焊接式硬质合金拉刀还不能满意地用于生产实践。国内较大的几家航空工厂对焊接式硬质合金拉刀进行过实验研究，至今未能达到实用阶段。而机夹式硬质合金拉刀又分为机夹式可转位和机夹式可重磨两大类。机夹式可转位硬质合金拉刀在汽车工业中，用于拉削铸铁零件已经成功，但是，由于接触刚性差，不能用来拉削难加工材料，也不可能用来拉削钛合金零件。机夹式可重磨硬质合金拉刀目前还未发现用于生产现场。
本实用新型的目的是为航空工厂(包括民用厂)所具有的普通拉床设计一种机夹式硬质合金粗拉刀(包括底面拉刀和侧面拉刀两种)，可稳定地、高寿命地拉削钛合金叶片燕尾型榫头，并可拉削具有“a”层的钛合金零件。
要在普通的拉床上用硬质合金拉刀对钛合金零件进行拉削，就要求硬质合金拉刀的刀齿在一定外廓尺寸下具有足够的齿数和较好的刚性，为此，将拉刀刀体和压框(侧面拉刀无压框)在装配前就设计有预变形〔图1、图3〕，其预变形与刀片和楔块压入刀体时产生的装配变形是大小相等，方向相反；并在装配过程中互相抵消，以满足刀齿排列位置的设计要求。预变形的设计与计算步骤是先求楔块的过盈量Δ
＝Atgβ式中A——楔块的下压量〔图2、图4〕β——在2°～4°间〔图2、图4〕底面拉刀的计算公式为
侧面拉刀的计算公式为
求得X0和φ值式中X0——刀体弯曲后中性层到底面的距离〔图1、图3〕；φ——单个刀齿槽在压入刀片后的弯曲角度〔图1、图3〕；G——底面拉刀的底宽〔图4〕；
H——底面拉刀的刀齿宽〔图4〕；C——压框的中点高度〔图4〕；B——压框结合面高度〔图4〕；A1——楔块中点高度〔图2、图4〕；a——楔块高度〔图2、图4〕；
——刀齿槽底宽度〔图2、图4〕；S——压框中部横截面积〔图4中的4〕；
——压框压合量ΔL与压合长度L之比〔图4〕。
将φ值代入R0＝ (t)/(ψ)式中t——刀齿齿距〔图2、图4〕求刀体齿顶园弧半径〔图1、图3〕RM＝R0－(h－X0)式中R0——刀体中性层半径〔图1、图3〕；h——拉刀体高度〔图1、图3〕；同时验算1.刀体最大拉应力δ刀体＝ ((B-X0)ψ)/(l) E其值应小于刀体材料的弹性极限；2.压块压应力δ压块＝ (2[△l-(A1-X0)ψ])/(l) E其值应小于强度极限；3.压框的拉应力δ框＝(α+ (ψ(C-X0))/(t) )E其值应小于弹性极限；
式中E——材料弹性模数。
这样设计，可使刀体和压框对刀片产生较大的夹紧应力〔图2、图4〕，具有较好的接触刚性，还因采用楔块小斜角无拉紧螺钉，可将拉刀刀齿设计得较密，保证了拉刀的尺寸紧凑，结构合理。
本实用新型与整体M42高速钢拉刀相比，制造成本相当，其寿命高出4～20倍，并可拉削HRC40以上的钛合金或“a”层。与焊接式硬质合金拉刀相比，具有刀片性能保持不变，使用中强度稳定，崩刃可能性小的特点；(焊接后的硬质合金刀片洛式硬度值要降低1～2度，并易产生裂纹)；与可转位硬质合金拉刀相比，其刀片夹紧力达到了材料的弹性极限，刀片拉削时四周承受压应力刚性好，承受切削力强，与非预应变的硬质合金相比，不仅拉刀尺寸紧凑，而且由于有压框结构，使拉刀在切削时各齿同时分担切削力，受力均匀。
作为一种实施例如图1、图2、图3、图4所示；图1是带有预变形的侧面拉刀体。图2是侧面拉刀总图。图2中(a)为侧面拉刀的主视图；(b)为沿图2(a)中以B－B线所示的侧面拉刀的剖视图；(c)为装配前刀齿部位的放大图；(d)为装配后的刀齿部位的放大图；图3是带有预变形的底面拉刀刀体图；图4是底面拉刀总图；图4中(a)为底面拉刀主视图；(b)为底面拉刀的俯视图；(c)为沿(a)中B1－B1线所示的剖视图；(d)为沿(b)中A2－A2线所示的剖面图；(e)为装配前刀齿部位的放大图；(f)为装配后的刀齿部位放大图。
权利要求
1.一种由刀体、刀片、楔块及压框所构成的机夹式硬质合金拉刀，其特征在于刀体1和压框4在刀片组装前设计成带有计算好的预变形，刀片2用带有斜角的楔块3做永久性夹紧。
2.按照权利要求
1所说的拉刀，其特征在于底面拉刀的预应变计算是由公式
来实现。侧面拉刀的预应变计算，是由公式
来实现。
3.按照权利要求
1和权利要求
2所说的拉刀，其特征在于底面拉刀的刀齿四周采用压框结构。
4.按照权利要求
1所说的楔块，其特征在于楔块无螺钉压紧，楔块3的斜角β在2°～4°之间。
专利摘要
预应变机夹式硬质合金拉刀，是为在普通拉床上加工钛合金叶片燕尾形榫头提供一种新的机夹式硬质合金粗拉刀结构。本实用新型在装配前将刀体和压框设计成带有预先计算好的预变形，用以抵消由于装配过程中压入刀片产生的变形，使刀齿排列位置满足设计要求，并用不带螺钉的楔块压紧硬质合金刀片。具有结构紧凑合理、刀齿刚性良好的优点，可稳定地、高寿命地拉削钛合金叶片。
文档编号B23D43/00GK86205192SQ86205192
公开日1987年12月23日 申请日期1986年7月19日
发明者史敬堂 申请人:国营新艺机械厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan