动力涡轮盘榫槽拉刀设计

来源：塑胶五金网发布时间：2014-04-23 10:08:18点击率：

　　前言

　　涡轮盘是整个动力涡轮部分十分重要的零件，它的精度高、机械加工难度大，在整个涡轮机加工中也是一个难点。而在涡轮盘机械加工中，工作量大、难度的是轮盘榫槽加工。

　　动力涡轮盘材质是GH698，属镍基合金，Ni含量大于70%，加工硬化严重，切削加工性非常差。而且轮盘精度要求高，机械加工难度非常大，对拉刀的结构与材质有非常严格且特殊的要求。

　　1 拉刀材质的选择

　　由于轮盘材质是高温合金GH698，加工性差，而且轮盘精度要求高，硬质合金刀具虽然在硬度、耐磨性和切削用量等方面优于高速钢，但其缺点很突出：不能承受较大的冲击力，强度低，只是高速钢的三分之一，热处理困难;整体硬质合金刀具制造困难，可加工性差，型线的铲磨必须用金刚石砂轮。普通高速钢由于在强度、硬度等方面性能指数低，不能采用，而粉末冶金高速钢如CPM-42，虽然韧性、硬度和可磨削性优于其它高速钢，但价格偏高，因此，也不采用。通过比较分析，拉刀材质选用M42(W2Mo9Cr4VCo8)钴高速钢。

　　M42热处理后硬度是67-69HRC，在加工中当温度提高至600-620℃时具有很高的红硬性，并具有很高的耐磨性，很高的强度及良好的工艺性能，因而榫槽拉刀材质选择M42是准确的。

　　2 粗拉刀结构的确定

　　1) 粗拉刀长度的确定

　　轮槽拉刀是加工轮盘的专用拉刀，由于刀具齿型特殊，拉床、拉夹具等因素综合考虑，采用整体结构成套拉刀。每套9把，8把粗拉刀，1把复合精拉刀，拉刀定位尺寸为40mm×40mm。拉刀的长短则应根据实际情况而定，拉刀太短，数量多，加工繁复，工作量大;太长对于单把拉刀费用昂贵，一旦损坏，损失太大。对于轮盘拉刀，经反复论证，采用1000-1200mm比较合理，终确定：长度依次是L1,2,4,5=1185mm，L3,9=1200mm，L6=1025mm，L7,8=1145mm。

　　2) 切削余量的分配

　　榫槽的成型是根据两种切削图实现的，即非型线部分和型线部分，型线部分的拉刀比非型线部分的拉刀具有更高的加工精度。榫槽非型线部分成型是由N1～N6拉刀实现的，型线部分是由N7～N9实现的。图1是拉削榫槽的拉削余量分配图。

　　3) 拉刀切削部分的几何参数

　　af为齿升量，即切削部前、后刀齿(或组)高度之差;P为齿距，即两相邻刀齿之间的轴向距离;ba1为刃带，用于在制造拉刀时控制刀齿尺寸，也为了增加拉刀校准齿前刀面的可重磨次数，提高拉刀的寿命。有了刃带，还可以提高拉削的稳定性;g0为拉刀前角;a0为拉刀后角。

　　4) 粗拉刀切削部分几何参数的确定

　　a. 齿升量af

　　在一定的拉削余量下，af越大，切去全部余量所需要的刀齿就越少，拉刀的长度也就越短，不仅可以节省刀具材料，拉刀制造容易，而且可以提高拉削生产率;但af过大，拉削力也增大，会导致拉刀折断或机床超载，拉后工件表面也得不到保证。因此齿升量的确定必须考虑到拉刀强度、机床拉力、以及工件表面质量等。根据轮盘的厚度，各把粗刀的拉削部位，分别采用0.05-0.07的齿升量。

　　b. 齿距P

　　齿距是拉刀的重要设计要素，P过大，则拉刀过长，不仅制造成本高，而且拉削生产率低。此外，P过大，同时工作齿数太少，拉削过程不平稳，影响拉削表面质量。P过小，容屑空间小，切屑容易堵塞;同时工作齿数会过多，切削力相应增大，可能导致拉刀折断及机床超载;P过小，还会给刃磨带来困难，砂轮切入时有与相邻刀齿碰撞的危险。

　　齿距P可按下列经验公式计算：

　　P=(1.25～1.9)L½(L为拉削长度)

　　涡轮盘所需加工四级轮盘，每级76个槽，槽宽分别是50.55，轴向倾角20°，总切削长度为17m。每个槽的拉削长度是：L1=50/cos20°=53.20，L2=55/cos20°=58.53。

　　c. 前角g0、后角a0和刃带ba1

　　对于轮盘来讲，其材质GH698粘性大，硬度高，弹性大，前角可取g0=10°，为减小切削力，减小回弹变形，后角应增大a0=3°，切削齿刃带ba1=0，校准齿刃带ba1=0.1～0.3。

　　d. 其它切削部分的几何参数

　　容屑槽：选择为加长齿距型。这种容屑槽底部由两段圆弧和一段直线组成，齿距较大，有足够的容屑空间，便于在很大齿升量下加工复杂型面的榫槽。

　　分屑槽：针对工件材质的特性，N1～N4粗拉刀齿面宽且齿升量大，为了将切屑分割成一定的宽度，便于卷曲和容纳在容屑槽中，在拉刀切削齿后刀面上交错地磨出深度=1分屑槽。

　　3 精拉刀切削部分几何参数的确定

　　由于精拉刀拉削过程是榫槽成型的终形式，因而要保证榫槽表面的高质量，精拉刀的设计起着关键的作用。在设计上注意以下几点：

　　1) 复合精拉刀由轮槽外圆平面成型拉刀，轮槽槽底成型拉刀，榫槽轮廓成型拉刀3部分组成。各部分拉刀的齿升af，齿距P各不相同，精拉刀齿升量af要小，在全齿型切削时更要小，对于整把精拉刀而言，齿升量前大后小。

　　2) 榫槽轮廓成型拉刀校正齿要多，齿距要大，对于动力涡轮盘而言， 3个齿距大于轮盘在倾斜20°方向上的厚度，形成单齿切削，这样使轮盘有充分的弹性回缩时间，使后一个校正齿再重新光一刀，保证榫槽表面的轮廓质量。

　　3) 为提高精拉刀的使用寿命，保证型面轮廓的正确，设计时，拉刀轮廓取轮槽轮廓的小实体状态，这样拉刀实体处于轮槽轮廓的上限。

　　4) 在全齿型切削时，拉力突然增大，拉刀产生振动，容易崩齿或拉刀折断，不仅工件报废，而且会造成拉刀的损失，为避免这种情况的发生，设计精拉刀时要计算出全齿型切削时的齿数，将这些齿的齿根、齿底开分屑槽，保证可有效地断屑。

上一篇：拉刀使用时断裂的原因分析

下一篇：拉刀齿距及同时工作齿数的确定

转载请注明：转载自塑胶五金网技术频道 http://www.sjwj.com/Liter/
本文链接：http://www.sjwj.com/Liter/LiterDetail_25850.html
版权声明：1.塑胶五金网转载作品均注明出处，本网未注明出处和转载的，是出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性，您同意将自行加以判断并承担所有风险。 2.如转载作品侵犯作者署名权，或有其他诸如版权、肖像权、知识产权等方面的伤害，并非本网故意为之，在接到相关权利人通知后将立即加以更正。联系电话：15014822798
投稿声明：可将稿件直接发至邮箱：234145668@qq.com（主题注明“投稿”），也可直接联系