專利名稱:預(yù)應(yīng)變機(jī)夾式硬質(zhì)合金拉刀的制作方法
本實(shí)用新型屬于加工鈦合金葉片榫頭的機(jī)夾式硬質(zhì)合金粗拉刀。
目前，國內(nèi)的鈦合金燕尾型榫頭的加工普遍采用的是高速鋼拉刀進(jìn)行拉削。從英國羅·羅公司引起的斯貝發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線，其鈦合金燕尾型榫頭就是用M42高速鋼拉刀進(jìn)行加工的。此類高速鋼拉刀在粗拉具有“a”層的鈦合金零件時，壽命極低，幾乎不能工作；即使拉削鈦合金基體材料，其壽命也不高。國外實(shí)驗(yàn)室中的研究表明，采用硬質(zhì)合金拉刀不僅可提高拉刀壽命，而且可以降低鈦合金零件表面的含氫量。要使拉刀硬質(zhì)合金化，有兩種途徑一種是采用焊接式硬質(zhì)合金拉刀；一種是采用機(jī)夾式硬質(zhì)合金拉刀。眾所周知，由于焊接質(zhì)量問題，焊接式硬質(zhì)合金拉刀還不能滿意地用于生產(chǎn)實(shí)踐。國內(nèi)較大的幾家航空工廠對焊接式硬質(zhì)合金拉刀進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)研究，至今未能達(dá)到實(shí)用階段。而機(jī)夾式硬質(zhì)合金拉刀又分為機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位和機(jī)夾式可重磨兩大類。機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金拉刀在汽車工業(yè)中，用于拉削鑄鐵零件已經(jīng)成功，但是，由于接觸剛性差，不能用來拉削難加工材料，也不可能用來拉削鈦合金零件。機(jī)夾式可重磨硬質(zhì)合金拉刀目前還未發(fā)現(xiàn)用于生產(chǎn)現(xiàn)場。
本實(shí)用新型的目的是為航空工廠(包括民用廠)所具有的普通拉床設(shè)計一種機(jī)夾式硬質(zhì)合金粗拉刀(包括底面拉刀和側(cè)面拉刀兩種)，可穩(wěn)定地、高壽命地拉削鈦合金葉片燕尾型榫頭，并可拉削具有“a”層的鈦合金零件。
要在普通的拉床上用硬質(zhì)合金拉刀對鈦合金零件進(jìn)行拉削，就要求硬質(zhì)合金拉刀的刀齒在一定外廓尺寸下具有足夠的齒數(shù)和較好的剛性，為此，將拉刀刀體和壓框(側(cè)面拉刀無壓框)在裝配前就設(shè)計有預(yù)變形〔圖1、圖3〕，其預(yù)變形與刀片和楔塊壓入刀體時產(chǎn)生的裝配變形是大小相等，方向相反；并在裝配過程中互相抵消，以滿足刀齒排列位置的設(shè)計要求。預(yù)變形的設(shè)計與計算步驟是先求楔塊的過盈量Δ
＝Atgβ式中A——楔塊的下壓量〔圖2、圖4〕β——在2°～4°間〔圖2、圖4〕底面拉刀的計算公式為
側(cè)面拉刀的計算公式為
求得X0和φ值式中X0——刀體彎曲后中性層到底面的距離〔圖1、圖3〕；φ——單個刀齒槽在壓入刀片后的彎曲角度〔圖1、圖3〕；G——底面拉刀的底寬〔圖4〕；
H——底面拉刀的刀齒寬〔圖4〕；C——壓框的中點(diǎn)高度〔圖4〕；B——壓框結(jié)合面高度〔圖4〕；A1——楔塊中點(diǎn)高度〔圖2、圖4〕；a——楔塊高度〔圖2、圖4〕；
——刀齒槽底寬度〔圖2、圖4〕；S——壓框中部橫截面積〔圖4中的4〕；
——壓框壓合量ΔL與壓合長度L之比〔圖4〕。
將φ值代入R0＝ (t)/(ψ)式中t——刀齒齒距〔圖2、圖4〕求刀體齒頂園弧半徑〔圖1、圖3〕RM＝R0－(h－X0)式中R0——刀體中性層半徑〔圖1、圖3〕；h——拉刀體高度〔圖1、圖3〕；同時驗(yàn)算1.刀體最大拉應(yīng)力δ刀體＝ ((B-X0)ψ)/(l) E其值應(yīng)小于刀體材料的彈性極限；2.壓塊壓應(yīng)力δ壓塊＝ (2[△l-(A1-X0)ψ])/(l) E其值應(yīng)小于強(qiáng)度極限；3.壓框的拉應(yīng)力δ框＝(α+ (ψ(C-X0))/(t) )E其值應(yīng)小于彈性極限；
式中E——材料彈性模數(shù)。
這樣設(shè)計，可使刀體和壓框?qū)Φ镀a(chǎn)生較大的夾緊應(yīng)力〔圖2、圖4〕，具有較好的接觸剛性，還因采用楔塊小斜角無拉緊螺釘，可將拉刀刀齒設(shè)計得較密，保證了拉刀的尺寸緊湊，結(jié)構(gòu)合理。
本實(shí)用新型與整體M42高速鋼拉刀相比，制造成本相當(dāng)，其壽命高出4～20倍，并可拉削HRC40以上的鈦合金或“a”層。與焊接式硬質(zhì)合金拉刀相比，具有刀片性能保持不變，使用中強(qiáng)度穩(wěn)定，崩刃可能性小的特點(diǎn)；(焊接后的硬質(zhì)合金刀片洛式硬度值要降低1～2度，并易產(chǎn)生裂紋)；與可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金拉刀相比，其刀片夾緊力達(dá)到了材料的彈性極限，刀片拉削時四周承受壓應(yīng)力剛性好，承受切削力強(qiáng)，與非預(yù)應(yīng)變的硬質(zhì)合金相比，不僅拉刀尺寸緊湊，而且由于有壓框結(jié)構(gòu)，使拉刀在切削時各齒同時分擔(dān)切削力，受力均勻。
作為一種實(shí)施例如圖1、圖2、圖3、圖4所示；圖1是帶有預(yù)變形的側(cè)面拉刀體。圖2是側(cè)面拉刀總圖。圖2中(a)為側(cè)面拉刀的主視圖；(b)為沿圖2(a)中以B－B線所示的側(cè)面拉刀的剖視圖；(c)為裝配前刀齒部位的放大圖；(d)為裝配后的刀齒部位的放大圖；圖3是帶有預(yù)變形的底面拉刀刀體圖；圖4是底面拉刀總圖；圖4中(a)為底面拉刀主視圖；(b)為底面拉刀的俯視圖；(c)為沿(a)中B1－B1線所示的剖視圖；(d)為沿(b)中A2－A2線所示的剖面圖；(e)為裝配前刀齒部位的放大圖；(f)為裝配后的刀齒部位放大圖。
權(quán)利要求
1.一種由刀體、刀片、楔塊及壓框所構(gòu)成的機(jī)夾式硬質(zhì)合金拉刀，其特征在于刀體1和壓框4在刀片組裝前設(shè)計成帶有計算好的預(yù)變形，刀片2用帶有斜角的楔塊3做永久性夾緊。
2.按照權(quán)利要求
1所說的拉刀，其特征在于底面拉刀的預(yù)應(yīng)變計算是由公式
來實(shí)現(xiàn)。側(cè)面拉刀的預(yù)應(yīng)變計算，是由公式
來實(shí)現(xiàn)。
3.按照權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2所說的拉刀，其特征在于底面拉刀的刀齒四周采用壓框結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求
1所說的楔塊，其特征在于楔塊無螺釘壓緊，楔塊3的斜角β在2°～4°之間。
專利摘要
預(yù)應(yīng)變機(jī)夾式硬質(zhì)合金拉刀，是為在普通拉床上加工鈦合金葉片燕尾形榫頭提供一種新的機(jī)夾式硬質(zhì)合金粗拉刀結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型在裝配前將刀體和壓框設(shè)計成帶有預(yù)先計算好的預(yù)變形，用以抵消由于裝配過程中壓入刀片產(chǎn)生的變形，使刀齒排列位置滿足設(shè)計要求，并用不帶螺釘?shù)男▔K壓緊硬質(zhì)合金刀片。具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、刀齒剛性良好的優(yōu)點(diǎn)，可穩(wěn)定地、高壽命地拉削鈦合金葉片。
文檔編號B23D43/00GK86205192SQ86205192
公開日1987年12月23日 申請日期1986年7月19日
發(fā)明者史敬堂 申請人:國營新藝機(jī)械廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan