專利名稱：一種高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，重點涉及盤類零件高精度、小尺寸榫槽的拉削加工方法；特別提供了ー種高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具。
背景技術(shù)：
在機(jī)械加工技術(shù)中，特別是在航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)盤類零件加工制造中，榫槽拉削加工一直是盤類零件加工的技術(shù)關(guān)鍵，此類技術(shù)一直備受關(guān)注。隨著發(fā)動機(jī)推重比和性能的不斷提高，渦輪盤零件的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了極大地變化，與葉片聯(lián)結(jié)的榫槽，不但數(shù)量多、尺寸小，而且精度要求高，加工難度大，特別是榫槽結(jié)構(gòu)尺寸特殊，圓弧盆底部位尺寸寬，頸部槽ロ尺寸小，對此類榫槽的加工，傳統(tǒng)的拉削方案和拉刀結(jié)構(gòu)設(shè)計，容易造成拉刀擠屑和崩刃、打刀，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量和拉刀壽命，無法滿足零件尺寸精度和技術(shù)要求。新一代航空發(fā)動機(jī)對加工精度和制造技術(shù)水平提出了嚴(yán)格的要求，高精度、新結(jié)構(gòu)、小尺寸榫槽拉削加工技術(shù)已經(jīng)成為ー個亟待解決的技術(shù)難題，急需實用新型一種針對此類榫槽拉削的新エ藝方案和專用刀具，以便滿足新一代航空發(fā)動機(jī)設(shè)計要求。人們迫切希望獲得ー種技術(shù)效果優(yōu)良的高精度小尺寸榫槽的拉削方法及其專用刀具。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供ー種高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具。本實用新型提供了ー種高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具，其特征在干所述專用刀具為拉刀，其結(jié)構(gòu)滿足下述要求拉刀的齒頂設(shè)置有能夠參與拉削的直倒角或/和圓倒角。整套成型拉刀共11把；其中第1-3把拉刀粗開槽刀，齒頂與兩側(cè)面均帶有45°倒角，形成了 45°側(cè)切削刃，能夠與齒頂刃同時參與切削；第4一7把拉刀齒型開槽刀，都是側(cè)斜拉削方式，側(cè)刃為主切削刃；第8把拉刀槽底R刀，齒頂及兩側(cè)轉(zhuǎn)接圓角Rl. 5為主切削，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，均為側(cè)斜式拉削結(jié)構(gòu)；第11把拉刀為榫槽型面精刀，為全成型的拉削結(jié)構(gòu)。第4一7把拉刀都是側(cè)斜拉削方式，側(cè)刃為主切削刃，在尖角部位0和0'(見


圖14、
圖15)也帶有后角，齒升量為0.015— 0. 036mm，保證了拉刀容屑槽的結(jié)構(gòu)尺寸要求和排屑順暢。各把拉刀的齒升量滿足下述要求第1-3把粗開槽刀為0. 024-0. 035mm ;第4把齒型開槽刀為0. 02-0. 023mm ;第5把齒型開槽刀為0. 015-0. 025mm ;第6把齒型開槽刀為0. 019-0. 022mm ;第7把齒型開槽刀為0. 034-0. 036mm ;第8把拉槽底R刀為0_0. 02mm ;第9把槽ロ度面粗刀為0. 021mm ；第10把槽ロ度面及直ロ精刀為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專用刀具在使用過程中滿足下述要求[0011]I)第I把粗開槽刀，在輪盤實體外圓上開出寬4. 1mm、深2. 28的槽；參見圖7 ；2)第2把粗開槽刀，將在第I把開槽的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開槽，槽寬3. 9，槽深至4. 905的槽；參見
圖10 ；3)第3把粗開槽刀，將在第2把開槽的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開槽，槽寬3. 7，槽深至7. 18，并形成槽底部的圓弧R15的槽；參見
圖13 ；4)第4把齒型開槽刀，是在第I一3把粗開槽刀的基礎(chǔ)上，向?qū)挾确较驍U(kuò)展，形成“<>”形狀，上下斜面分別為50°和45°、總寬為5. 593的槽形；參見
圖16 ;5)第5把齒型開槽刀，是在第4把齒型開槽刀的基礎(chǔ)上，按同樣的形狀和角度繼續(xù)擴(kuò)寬至6. 957mm;參見
圖19 ；6)第6把齒型開槽刀，是在第5把齒型開槽刀的基礎(chǔ)上，繼續(xù)擴(kuò)寬、擴(kuò)深，兩側(cè)的“側(cè)斜刃”為主切削刃，寬度達(dá)到7. 96mm ;參見圖22 ；7)第7把齒型開槽刀，是在第6把齒型開槽刀的基礎(chǔ)上，拉削槽底兩側(cè)的圓弧R15和Rl. 5，使榫槽兩側(cè)底部輪廓初成型；參見圖25 ；8)第8把槽底R刀，專用于拉削榫槽底部完整的圓弧Rl5和Rl. 5，使槽底成型；參見圖28 ；9)第9把槽ロ度面粗刀，專用于拉削榫槽頸部槽ロ處兩側(cè)10°斜面；參見圖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礎(chǔ)上，拉削榫槽頸部槽ロ直面(直ロ)，形成榫槽的開ロ處寬度4. 35，繼續(xù)拉削槽ロ處兩側(cè)10°斜面，并使直ロ與兩側(cè)10°斜面形成R1+0.1的轉(zhuǎn)接圓??；參見圖33 ；11)第11把為 榫槽型面精拉刀，與零件的榫槽輪廓完全相同，為全成型的拉削方式，完成榫槽型面的最終拉削，達(dá)到設(shè)計圖紙要求；參見圖36。本實用新型解決了新結(jié)構(gòu)渦輪盤高精度、小尺寸榫槽拉削過程中的技術(shù)難題，榫槽輪廓為燕尾結(jié)構(gòu)，腔大口小，榫槽底部圓弧腔寬8. 06mm，脖頸開ロ處只有4. 30mm，而且榫槽工作面輪廓公差要求為0. 025，粗糙度為RaO. 80，因此榫槽型面的加工難度非常大。采用榫槽拉削全新的エ藝方案，將傳統(tǒng)的“順拉削”的余量去除方式，調(diào)整為“側(cè)斜拉削”方式，保證了拉刀容屑槽的結(jié)構(gòu)尺寸要求和排屑順暢；在拉削槽底圓弧時，需要ニ把刀轉(zhuǎn)接完成拉削，常規(guī)的轉(zhuǎn)接拉削往往造成槽底部臺階、接刀不圓滑，本實用新型改進(jìn)了拉刀結(jié)構(gòu)尺寸，在接刀部位設(shè)計一段重疊式拉削，重疊部分拉刀圓弧R尺寸要比先前拉削的圓弧尺寸略小，保證接刀部位的圓滑轉(zhuǎn)接。傳統(tǒng)的齒頂拉削方式，頂部與兩側(cè)面?zhèn)认督情g形成尖角，拉削時極易造成勒刀、尖角磨損、卷屑不好，造成刀齒崩刃和打刀，將尖角部位改為45°倒角，増加了 45°側(cè)切削刃，有效解決了該問題的發(fā)生。改進(jìn)了常規(guī)拉削中齒升量值，保證了拉刀壽命和耐用度。本項目拉刀結(jié)構(gòu)和拉削方案的優(yōu)化設(shè)計，突破了小尺寸、新結(jié)構(gòu)榫槽拉削效率低、拉刀耐用度低、壽命短，榫槽尺寸精度不易保證的技術(shù)瓶頸問題，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平，對保證加工零件的尺寸精度、技術(shù)要求的一致性和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量起到了重要作用，可有效減少人為因素的影響，本實用新型對全面提升盤鼓類零件拉削加工制造技術(shù)水平有很大的借鑒的作用，可推廣應(yīng)用到各類盤、鼓筒類零件燕尾榫槽的拉削加工中。在新一代航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和轉(zhuǎn)化前景。本實用新型主要應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)及燃汽輪機(jī)核心部件如渦輪盤、壓氣機(jī)盤零件榫槽拉削加工，解決了特殊結(jié)構(gòu)高精度小尺寸榫槽拉削的技術(shù)瓶頸，可在同類零件中推廣使用，在新一代航空發(fā)動機(jī)、動カ燃機(jī)系列中具有廣闊的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖及實施方式對本實用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明
圖1為本實用新型的拉削方案示意圖；圖2為拉刀排列圖；圖3為本實用新型被加工零件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型所述被加工零件被加工部位的榫槽結(jié)構(gòu)尺寸示意圖；圖5為第I把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖6為與圖5對應(yīng)的拉刀局部放大圖；圖7為與圖5對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖8為第2把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖9為與圖8對應(yīng)的拉刀局部放大圖；
圖10為與圖8對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；
圖11為第3把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；
圖12為與
圖11對應(yīng)的拉刀局部放大圖；
圖13為與
圖11對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；
圖14為第4把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；
圖15為與
圖14對應(yīng)的拉刀局部放大圖；
圖16為與
圖14對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；
圖17為第5把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；
圖18為與
圖17對應(yīng)的拉刀局部放大圖；
圖19為與
圖17對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖20為第6把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖21為與圖20對應(yīng)的拉刀局部放大圖；圖22為與圖20對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖23為第7把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖24為與圖23對應(yīng)的拉刀局部放大圖；圖25為與圖23對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖26為第8把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖27為與圖26對應(yīng)的拉刀局部放大圖；圖28為與圖26對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖29為第9把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖30為與圖29對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖31為第10把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖32為與圖31對應(yīng)的拉刀局部放大圖；圖33為與圖31對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖；圖34為第11把拉刀結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖35為與圖34對應(yīng)的拉刀局部放大圖；[0060]圖36為與圖34對應(yīng)的拉刀加工被加工零件后被加工部位局部放大圖。
具體實施方式
實施例1高精度小尺寸榫槽的拉削方法的專用刀具，所述專用刀具為拉刀，其結(jié)構(gòu)滿足下述要求拉刀的齒頂設(shè)置有能夠參與拉削的直倒角或/和圓倒角。整套成型拉刀共11把；其中第1-3把拉刀粗開槽刀，齒頂與兩側(cè)面均帶有45°倒角，形成了 45°側(cè)切削刃，能夠與齒頂刃同時參與切削；第4一7把拉刀齒型開槽刀，都是側(cè)斜拉削方式，側(cè)刃為主切削刃；第8把拉刀槽底R刀，齒頂及兩側(cè)轉(zhuǎn)接圓角Rl. 5為主切削，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，均為側(cè)斜式拉削結(jié)構(gòu)；第11把拉刀為榫槽型面精刀，為全成型的拉削結(jié)構(gòu)。第4一7把拉刀都是側(cè)斜拉削方式，側(cè)刃為主切削刃，在尖角部位0和0'(見
圖14、
圖15)也帶有后角，齒升量為0.015— 0. 036mm，保證了拉刀容屑槽的結(jié)構(gòu)尺寸要求和排屑順暢。各把拉刀的齒升量滿足下述要求第1-3把粗開槽刀為0. 024-0. 035mm ;第4把齒型開槽刀為0. 02-0. 023mm ;第5把齒型開槽刀為0. 015-0. 025mm ;第6把齒型開槽刀為0. 019-0. 022mm ;第7把齒型開槽刀為0. 034-0. 036mm ;第8把拉槽底R刀為0_0. 02mm ;第9把槽ロ度面粗刀為0. 021mm ；第10把槽ロ度面及直ロ精刀為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專用刀具在使用過程中滿足下述要求I)第I把粗開槽刀，將在輪盤實體外圓上開出寬4. 1mm、深2. 28的槽；參見圖7 ；2)第2把粗開槽刀，將在第I把開槽的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開槽，槽寬3. 9，槽深至4. 905的槽；參見
圖10 ；3)第3把粗開槽刀，將在第2把開槽的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開槽，槽寬3. 7，槽深至7. 18，并形成槽底部的圓弧R15的槽；參見
圖13 ；4)第4把齒型開槽刀，是在第I一3把粗開槽刀的基礎(chǔ)上，向?qū)挾确较驍U(kuò)展，形成“<>”形狀，上下斜面分別為50°和45°、總寬為5. 593的槽形；參見
圖16 ;5)第5把齒型開槽刀，是在第4把齒型開槽刀的基礎(chǔ)上，按同樣的形狀和角度繼續(xù)擴(kuò)寬至6. 957mm;參見
圖19 ；6)第6把齒型開槽刀，是在第5把齒型開槽刀的基礎(chǔ)上，繼續(xù)擴(kuò)寬、擴(kuò)深，兩側(cè)的“側(cè)斜刃”為主切削刃，寬度達(dá)到7. 96mm ;參見圖22 ；7)第7把齒型開槽刀，是在第6把齒型開槽刀的基礎(chǔ)上，拉削槽底兩側(cè)的圓弧R15和Rl. 5，使榫槽兩側(cè)底部輪廓初成型；參見圖25 ；8)第8把槽底R刀，專用于拉削榫槽底部完整的圓弧R15和Rl. 5，使槽底成型；參見圖28 ；9)第9把槽ロ度面粗刀，專用于拉削榫槽頸部槽ロ處兩側(cè)10°斜面；參見圖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礎(chǔ)上，拉削榫槽頸部槽ロ直面(直ロ)，形成榫槽的開ロ處寬度4. 35，繼續(xù)拉削槽ロ處兩側(cè)10°斜面，并使直ロ與兩側(cè)10°斜面形成R1+0.1的轉(zhuǎn)接圓弧；參見圖33 ；11)第11把為榫槽型面精拉刀，與零件的榫槽輪廓完全相同，為全成型的拉削方式，完成榫槽型面的最終拉削，達(dá)到設(shè)計圖紙要求；參見圖36。本實施例所述的專用拉刀解決了新結(jié)構(gòu)渦輪盤高精度、小尺寸榫槽拉削過程中的技術(shù)難題，榫槽輪廓為燕尾結(jié)構(gòu)，腔大ロ小，榫槽底部圓弧腔寬8. 06mm,脖頸開ロ處只有4. 30mm，而且榫槽工作面輪廓公差要求為0. 025，粗糙度為RaO. 80，因此榫槽型面的加工難度非常大。采用榫槽拉削全新的エ藝方案，將傳統(tǒng)的“順拉削”的余量去除方式，調(diào)整為“側(cè)斜拉削”方式，保證了拉刀容屑槽的結(jié)構(gòu)尺寸要求和排屑順暢；在拉削槽底圓弧時，需要ニ把刀轉(zhuǎn)接完成拉削，常規(guī)的轉(zhuǎn)接拉削往往造成槽底部臺階、接刀不圓滑，本實施例改進(jìn)了拉刀結(jié)構(gòu)尺寸，在接刀部位設(shè)計一段重疊式拉削，重疊部分拉刀圓弧R尺寸要比先前拉削的圓弧尺寸略小，保證接刀部位的圓滑轉(zhuǎn)接。傳統(tǒng)的齒頂拉削方式，頂部與兩側(cè)面?zhèn)认督情g形成尖角，拉削時極易造成勒刀、尖角磨損、卷屑不好，造成刀齒崩刃和打刀，將尖角部位改為45°倒角，増加了 45°側(cè)切削刃，有效解決了該問題的發(fā)生。改進(jìn)了常規(guī)拉削中齒升量值，保證了拉刀壽命和耐用度。本實施例所述拉刀結(jié)構(gòu)和拉削方案的優(yōu)化設(shè)計，突破了小尺寸、新結(jié)構(gòu)榫槽拉削效率低、拉刀耐用度低、壽命短，榫槽尺寸精度不易保證的技術(shù)瓶頸問題，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平，對保證加工零件的尺寸精度、技術(shù)要求的一致性和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量起到了重要作用，可有效減少人為因素的影響，本實施例對全面提升盤鼓類零件拉削加工制造技術(shù)水平有很大的借鑒的作用，可推廣應(yīng)用到各類盤、鼓筒類零件燕尾榫槽的拉削加工中。在新一代航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和轉(zhuǎn)化前景。本實施例所述專用拉刀主要應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)及燃汽輪機(jī)核心部件如渦輪盤、壓氣機(jī)盤零件榫槽拉削加工，解決了特殊結(jié)構(gòu)高精度小尺寸榫槽拉削的技術(shù)瓶頸，可在同類零件中推廣使用，在新一代航空發(fā)動機(jī)、動カ燃機(jī)系列中具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具，其特征在于所述專用刀具為拉刀，其結(jié)構(gòu)滿足下述要求拉刀的齒頂設(shè)置有能夠參與拉削的直倒角或/和圓倒角。
2.按照權(quán)利要求1所述高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具，其特征在于整套成型拉刀共11把；其中第1-3把拉刀粗開槽刀，齒頂與兩側(cè)面均帶有45°倒角，形成了 45°側(cè)切削刃，能夠與齒頂刃同時參與切削；第4一7把拉刀齒型開槽刀，都是側(cè)斜拉削方式，側(cè)刃為主切削刃 ’第8把拉刀槽底R刀，齒頂及兩側(cè)轉(zhuǎn)接圓角Rl. 5為主切削，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，均為側(cè)斜式拉削結(jié)構(gòu)；第 11把拉刀為榫槽型面精刀，為全成型的拉削結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求2所述高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具，其特征在于 第4一7把拉刀都是側(cè)斜拉削方式，側(cè)刃為主切削刃，在尖角部位O和O'也帶有后角，齒升量為O. 015— O. 036mmo
4.按照權(quán)利要求3所述高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具，其特征在于各把拉刀的齒升量滿足下述要求第1-3把粗開槽刀為O. 024-0. 035mm;第4把齒型開槽刀為0. 02-0. 023mm ;第5把齒型開槽刀為0. 015-0. 025mm ;第6把齒型開槽刀為 O. 019-0. 022mm ;第7把齒型開槽刀為0. 034-0. 036mm ;第8把拉槽底R刀為0-0. 02mm ;第 9把槽口度面粗刀為0. 021mm ;第10把槽口度面及直口精刀為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。
專利摘要一種高精度小尺寸榫槽拉削專用刀具，其特征在于所述專用刀具為拉刀，其結(jié)構(gòu)滿足下述要求拉刀的齒頂設(shè)置有能夠參與拉削的直倒角或/和圓倒角。本實用新型主要應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)及燃汽輪機(jī)核心部件如渦輪盤、壓氣機(jī)盤零件榫槽拉削加工，解決了特殊結(jié)構(gòu)高精度小尺寸榫槽拉削的技術(shù)瓶頸，可在同類零件中推廣使用，在新一代航空發(fā)動機(jī)、動力燃機(jī)系列中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B23D37/22GK202877630SQ20122049483
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者姜雪梅, 徐新發(fā), 劉紅偉 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司