CN103084596A - 一种车削核电站驱动杆的刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种车削核电站驱动杆的刀具，包括刀柄，刀柄的下部具有刀头，刀头具有两个侧刃，两个侧刃之间通过横刃连接，所述横刃沿刀头的轴线内凹形成过渡缺口。本发明采用将切削槽底的横刃向内凹形成过渡缺口的结构形式，使得侧刃在切削过程中成型刀的底部横刃不参与槽底的切削，避开了成型刀产生径向抗力的最主要部分；两个侧刃关于刀头轴线对称分，可以使得两个对称侧刃口同时切入和退出，两刃口的磨损也是基本对称的；在两个侧刃的前刀面上开设了法前角γ，法前角γ的设置不仅增加了刀具的锋利程度，而且减少了切削后的余料与刀具的接触面积，减小了切削阻力，同时也有利于加工表面的完整性。

Description

一种车削核电站驱动杆的刀具

技术领域

本发明涉及一种机加工用的刀具，具体是指一种车削核电站驱动杆的刀具。

背景技术

控制棒驱动机构是带动控制棒组件在堆芯内上下移动或保持在某一高度的部件，有磁阻电机驱动机构、磁力提升驱动机构和水力传动机构等几种形式，都具有全密封、快速落棒可靠等特点。

目前我国核电站用的控制棒驱动机构中驱动杆齿形的加工都是采用单刃刀结合数控加工技术，其主要特点是齿形的尺寸、形状精度和位置精度均由编程模拟控制，而刀具的磨损所造成的各种累积误差由程序补偿，但目前厂家用的数控机床基本上均属开式或半闭式数控机床，无法做到对刀具磨损的及时跟踪与补偿。然而驱动杆的齿形精度和齿距精度都要求较高，任意25个齿距的公差为396.875±0.252，齿数多达262个，驱动杆总长7.1米，所以在驱动杆的加工中，刀具产生的磨损不可忽视。由于加工系统的不稳定性、加工材料的不均匀性、和刀具制造误差及加工状态等因素的改变，刀具的磨损程度也是不确定的，所以目前的经验补偿法也存在补偿数据不准确和多变等问题。因此刀具的磨损是造成驱动杆的齿形形状误差、尺寸误差和和位置误差控制难度较大的主要问题。

经过技术查新，迄今为止还没有任何一家制造厂在核电站用的控制棒驱动机构中驱动杆齿形的加工方面使用成型刀的，也未见任何将成型刀用于核电站用的控制棒驱动机构中驱动杆齿形的加工的文字记载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车削核电站驱动杆的刀具，使刀具磨损所产生的齿形尺寸误差、形状误差和齿距累积误差得到极大减小，从而避免加工过程中进行频繁的测量和程序补偿，达到提高生产效率的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种车削核电站驱动杆的刀具，包括刀柄，刀柄的下部具有刀头，刀头具有两个侧刃，两个侧刃之间通过横刃连接，所述横刃沿刀头的轴线内凹形成过渡缺口。本发明的刀具首先根据驱动杆齿形的几何尺寸要求，设计出成型刀的几何形状，使得两个侧刃的倾角与成型后的驱动杆相适应，由于成型刀在加工过程中会产生较大的径向抗力，因此本发明采用将切削槽底的横刃向内凹形成过渡缺口的结构形式，使得侧刃在切削过程中成型刀的底部横刃不参与槽底的切削，避开了成型刀产生径向抗力的最主要部分，两个侧刃的顶点作为槽底的边界；本发明改变了成型刀的完全成型切削模式，采取了部分成型的切削方式，即仅对槽的两个斜面加工，槽底不加工，利用成型刀的诸多优点，避开了成型刀切削抗力大的缺点，而且成型刀的切削刃口宽度远远大于单刃刀的刃口宽度，其所要求的切削速度也远低于单刃刀的切削速度，由于用刀具的耐用度是和刃口宽度成正相关性、且和切削速度成负相关性，所以成型刀的耐用度远高于单刃刀，使刀具磨损所产生的齿形尺寸误差、形状误差和齿距累积误差得到极大减小，通过提高其耐用度可以达到一把成型刀可以加工整个驱动杆的环形齿，避免了单刃刀在加工中途换刀带来的频繁的测量、程序补偿、以及对刀现象，从而大大提高了生产效率。

所述两个侧刃关于刀头轴线对称分布。进一步讲，作为本发明的进一步优化，本发明采用两个侧刃关于刀头轴线对称分布的结构形式，可以使得两个对称侧刃口同时切入和退出，两刃口的磨损也是基本对称的，因此刃口的对称中心位置不会随刀具的磨损而发生改变，如此，各环形槽的中心位置更加准确，从而克服了单刃刀因磨损产生的各环形槽中心位置的累积误差，提高了各个环形槽的同轴度，保证了产品的质量。

在所述侧刃的前刀面设置有法前角γ，且20°≤γ≤40°。进一步讲，作为本发明的进一步改进，为了增加刀具的锋利程度，以获得良好的加工表面，在两个侧刃的前刀面上开设了法前角γ，法前角γ的设置不仅增加了刀具的锋利程度，而且减少了切削后的余料与刀具的接触面积，减小了切削阻力，同时也有利于加工表面质量的提高；本发明改变了一般成型车刀法前角为的零设计理念，不但提高了刀具的锋利程度，进一步减小了切削抗力以获得良好的加工表面，并使得刀具的设计简单易行，获得的加工尺寸和形状更加精准。

所述法前角γ为30°。进一步讲，作为本发明的进一步优化选择，采用法前角γ为30°的设计，此时的侧刃切削阻力较小，同时又能保持其较高的耐用性，提高其使用寿命。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种车削核电站驱动杆的刀具，采用将切削槽底的横刃向内凹形成过渡缺口的结构形式，使得侧刃在切削过程中成型刀的底部横刃不参与槽底的切削，避开了成型刀产生径向抗力的最主要部分，两个侧刃的顶点作为槽底的边界；本发明改变了成型刀的完全成型切削模式，采取了部分成型的切削方式，即仅对槽的两个斜面加工，槽底不加工，利用成型刀的诸多优点，避开了成型刀切削抗力大的缺点，而且成型刀的切削刃口宽度远远大于单刃刀的刃口宽度，其所要求的切削速度也远低于单刃刀的切削速度，由于刀具的耐用度是和刃口宽度成正相关性、且和切削速度成负相关性，所以成型刀的耐用度远高于单刃刀，使刀具磨损所产生的齿形尺寸误差、形状误差和齿距累积误差得到极大减小，通过提高其耐用度可以达到一把成型刀可以加工整个驱动杆的环形齿，避免了单刃刀在加工中途换刀带来的频繁的测量、程序补偿、以及对刀现象，从而大大提高了生产效率；

2本发明一种车削核电站驱动杆的刀具，采用两个侧刃关于刀头轴线对称分的结构形式，可以使得两个对称侧刃口同时切入和退出，两刃口的磨损也是基本对称的，因此刃口的对称中心位置不会随刀具的磨损而发生改变，如此，各环形槽的中心位置更加准确，从而克服了单刃刀因磨损产生的各环形槽中心位置的累积误差，提高了各个环形槽的同轴度，保证了产品的质量；

3本发明一种车削核电站驱动杆的刀具，在两个侧刃的前刀面上开设了法前角γ，法前角γ的设置不仅增加了刀具的锋利程度，而且减少了切削后的余料与刀具的接触面积，减小了切削阻力，同时也有利于加工表面的完整性。

附图说明

图1为本发明使用状态结构示意图；

图2为图1中刀具B-B向横截面结构示意图；

图3为图1中刀具A-A向横截面结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-刀柄，2-刀头，3-侧刃，4-横刃，5-过渡缺口，6-驱动杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1至3所示，本发明一种车削核电站驱动杆的刀具，包括刀柄1，刀柄1下方连接刀头2，刀头2采用高硬度的硬质合金制成，其具有两个关于刀柄对称轴对称分布的侧刃3，侧刃3与对称轴之间的主偏角为45°±30′，两个侧刃3的底部连接形成横刃4，横刃4向内凹陷0.5mm形成过渡缺口5，该缺口剪切侧刃3，使侧刃3的顶点形成两个过渡圆角，过渡圆角为二次加工的最大进刀量，也提供了最好接刀痕迹，根据驱动杆6的材料特性和选用的刀具材料确定适当的切削参数和刀具其余的几何参数，其中主前角α为5°，主后角θ为8°，法前角γ为30°，法后角β为8°，主偏角为45°±30′，刃倾角为0°。

在考虑刀具的参数时，首先，成型刀的尺寸误差和形状误差直接决定了驱动杆齿形的尺寸误差和形状误差，所以成型刀的设计精度和制造精度均要高于驱动杆齿形的设计精度，本发明中要求成型刀的设计精度和制造精度是驱动杆齿形所要求公差的四分之一，因此成型刀相对单刃刀而言，成型刀控制驱动杆齿形的尺寸误差和形状误差更为精确、稳定和简单可靠，避免了数控机床固有的轮廓跟随误差和对单刃刀具磨损进行的各种经验补偿值的误差；其次，对于硬度适中或偏软的材料切削，低速宽刃刀容易获得较高的表面质量，而核电站驱动杆6也正是这样硬度适中的材料(1Cr13)，另一方面，低速旋转的驱动杆还有利于提高其旋转精度，避免过长的驱动动杆6由于离心作用所造成的跳动现象和整个加工系统旋转不稳定问题，从而更容易获得较好的加工表面质量，另外低粗糙度的刀具表面也是获得良好的加工表面质量的一项重要保证措施。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种车削核电站驱动杆的刀具，包括刀柄（1），刀柄（1）的下部具有刀头（2），刀头（2）具有两个侧刃（3），两个侧刃（3）之间通过横刃（4）连接，其特征在于：所述横刃沿刀头（2）的轴线内凹形成过渡缺口（5）。

2.根据权利要求1所述的一种车削核电站驱动杆的刀具，其特征在于：所述两个侧刃（3）关于刀头轴线对称分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种车削核电站驱动杆的刀具，其特征在于：在所述侧刃（3）的前刀面设置有法前角γ，且20°≤γ≤40°。

4.根据权利要求3所述的一种车削核电站驱动杆的刀具，其特征在于：所述法前角γ为30°。

5.根据权利要求3所述的一种车削核电站驱动杆的刀具，其特征在于：所述成型刀的设计精度和制造精度是驱动杆齿形所要求公差的四分之一。

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