CN102717137A - 适用于加工高温合金材料的球头铣刀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于加工高温合金材料的球头铣刀，包括均由硬质合金材料制作的刀具夹持柄、切削部分和位于刀具夹持柄与切削部分之间的过渡部分，所述的切削部分具有四条球面螺旋线切削刃，所述的四条球面螺旋线切削刃相交于铣刀顶部的球头处，所述的球头处的刃口钝化值为0.3~0.5um，所述的四条球面螺旋线切削刃中相对称分布的两条的螺旋角为40°±0.5°，另外相对称分布的两条螺旋线切削刃的螺旋角为42°±0.5°。本发明对球头R角处进行刃口钝化处理，使得刀具的连接圆弧切点增加，增加切削刃的长度，减少局部磨损，对刀具采用不同的螺旋角设计来消除谐振状态，减少崩刃现象。
Description
技术领域
本发明涉及机床、铣床刀具技术领域，尤其是一种适用于加工高温合金材料的球头铣刀。
背景技术
汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶片，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
汽轮机的动叶片安装在转子叶轮或转鼓上，接受喷嘴叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。叶片一般由叶型、叶根和叶顶三个部分组成，叶型部分是叶片的工作部分，它构成汽流通道。按照叶型部分的横截面变化规律，可以把叶片分成等截面叶片和变截面叶片。随着材料科技和加工技术的进步，为满足汽轮机叶片的特殊工作环境，采用高温合金材料来制作汽轮机叶片具有较多优势。高温合金材料的特性：1.强度高；2.切削温度不容易随着切削液带走，会聚集在以加工表面以及刀具的切削刃处。这两个特性决定了高温合金比较难加工，严重降低了加工刀具的使用寿命。
一种采用牌号为GH36的高温合金材料制作的汽轮机叶片，因此种材料的汽轮机叶片加工难度很大，起初设想采用机夹式刀进行加工，但存在的问题是：机夹式刀片仅仅适合粗加工，不适合半精加工。后来设想用柳叶刀进行半精加工，由于齿数和没法修磨的原因，只能放弃。后来采用整体硬质合金的球头铣刀进行半精加工，加工工件的表面能达到设计要求，而且球头铣刀可以修磨。但是由于在叶片的进、排气边以及叶顶和叶根处进行半精加工的余量偏大，导致球头铣刀的R角处磨损严重，球头铣刀的的侧刃也因为有共振现象造成侧刃崩刃，一般情况一把球头铣刀只能加工五张叶片，加工效率很低，刀具使用寿命较短，导致加工成本居高不下。
球头铣刀是刀刃类似球头的装配于铣床上用于铣削各种曲面、圆弧沟槽的刀具，球头铣刀也叫R刀。球头铣刀的切削部分上均布多个球面螺旋线切削刃，多个球面螺旋线切削刃的头端相交于球头铣刀的顶点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中加工高温合金材料制作的汽轮机叶片的刀具出现磨损、崩刃问题，使用寿命短，加工成本较高的技术问题，提供一种适用于加工高温合金材料的球头铣刀，减少刀具磨损、崩刃问题，延长刀具使用寿命，从而降低加工成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于加工高温合金材料的球头铣刀，包括均由硬质合金材料制作的刀具夹持柄、切削部分和位于刀具夹持柄与切削部分之间的过渡部分，所述的切削部分具有四条球面螺旋线切削刃，所述的四条球面螺旋线切削刃相交于铣刀顶部的球头处，所述的球头处的刃口钝化值为0.3~0.5um，所述的四条球面螺旋线切削刃中相对称分布的两条的螺旋角为40°±0.5°，另外相对称分布的两条螺旋线切削刃的螺旋角为42°±0.5°。
所述的球面螺旋线切削刃的槽前角为9°，棱边后角为从铣刀顶部向过渡部分由22°渐变至12°，端刃前角为0°。这样使得刀刃锋利，在切削时比较轻快，后刀面不会出现让刀现象，因端刃不仅受到剪切力，还有工件对刀具的轴向力，要求强度较高，所以端刃的前角为0°。
为增加耐磨性和降低摩擦系数，所述的切削部分具有从内往外TiAlN、TiCN、TiN三层复合涂层。
针对高温合金材料的难加工性，为增加耐磨损性，所述的硬质合金材料为钨钢K44。
本发明的有益效果是，本发明的适用于加工高温合金材料的球头铣刀通过采用多种方法来提高铣刀的耐磨损性能，延长使用寿命，对球头R角进行钝化处理，增加切削刃的长度，减少局部磨损；对四条球面螺旋线切削刃采用不同的螺旋角来消除谐振状态，减少因震刀引起的崩刃问题；经实验证明本发明的球头铣刀在加工20张GH36的汽轮机叶片后，磨损仍然不严重，也没有崩刃问题，使用寿命大大提高，加工成本得到有效降低，工作效率大幅提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的适用于加工高温合金材料的球头铣刀的最佳实施例的结构示意图。
图中：1.刀具夹持柄，2.切削部分，3.过渡部分。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示是本发明的适用于加工高温合金材料的球头铣刀，包括均由硬质合金材料制作的刀具夹持柄1、切削部分2和位于刀具夹持柄1与切削部分2之间的过渡部分3，切削部分2具有四条球面螺旋线切削刃，四条球面螺旋线切削刃相交于铣刀顶部的球头处，球头处的刃口钝化值为0.3~0.5um，四条球面螺旋线切削刃中相对称分布的两条的螺旋角为40°±0.5°，另外相对称分布的两条螺旋线切削刃的螺旋角为42°±0.5°。
球面螺旋线切削刃的槽前角为9°，棱边后角为从铣刀顶部向过渡部分3由22°渐变至12°，端刃前角为0°。这样使得刀刃锋利，在切削时比较轻快，后刀面不会出现让刀现象，因端刃不仅受到剪切力，还有工件对刀具的轴向力，要求强度较高，所以端刃的前角为0°。
为增加耐磨性和降低摩擦系数，所述的切削部分2具有从内往外TiAlN、TiCN、TiN三层复合涂层。
针对高温合金材料的难加工性，为增加耐磨损性，所述的硬质合金材料为钨钢K44。
Claims (4)
1.一种适用于加工高温合金材料的球头铣刀，包括均由硬质合金材料制作的刀具夹持柄（1）、切削部分（2）和位于刀具夹持柄（1）与切削部分（2）之间的过渡部分（3），其特征是：所述的切削部分（2）具有四条球面螺旋线切削刃，所述的四条球面螺旋线切削刃相交于铣刀顶部的球头处，所述的球头处的刃口钝化值为0.3~0.5um，所述的四条球面螺旋线切削刃中相对称分布的两条的螺旋角为40°±0.5°，另外相对称分布的两条螺旋线切削刃的螺旋角为42°±0.5°。
2.如权利要求1所述的适用于加工高温合金材料的球头铣刀，其特征是：所述的球面螺旋线切削刃的槽前角为9°，棱边后角为从铣刀顶部向过渡部分（3）由22°渐变至12°，端刃前角为0°。
3.如权利要求1所述的适用于加工高温合金材料的球头铣刀，其特征是：所述的切削部分（2）具有从内往外TiAlN、TiCN、TiN三层复合涂层。
4.如权利要求1所述的适用于加工高温合金材料的球头铣刀，其特征是：所述的硬质合金材料为钨钢K44。
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