CN103203666A - 一种无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法 - Google Patents
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Abstract
一种无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，将磁力工作台偏转一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域，后续刀齿按照该崩刃刀齿修磨后的形状进行修磨且修磨余量逐渐递减，保留修磨拉刀最末三个后续刀齿不修磨以保证拉刀型线，从而改变修磨拉刀刀齿的局部包络线以实现无侧刃粗拉刀刀齿崩刃的高效修磨。本发明保证了拉刀原有的整体包络线型，修磨余量小且刃磨均匀，修磨时间大大缩短，能够有效地减少崩刃刀齿相邻前后刀齿修磨后受到的冲击与振动，提高了修磨效率，增加了刀具的可刃磨次数，延长了刀具使用寿命，降低了生产成本，适用于各种结构的拉刀，尤其重型燃气轮机转子轮盘榫槽加工用无侧刃粗拉刀的修磨。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属切削刀具的修磨方法，具体涉及一种无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，属于机械切削加工制造技术领域。
背景技术
重型燃气轮机制造技术作为世界上最先进、最复杂的机械制造技术，已经成为衡量我国能源行业制造能力的重要标志。燃气轮机转子工作温度高，转子锻件体积大，高速旋转时需承受较大的离心力及附加应力，这就要求转子材料具有良好的高温抗拉强度、较好的塑性、高的蠕变强度、较低的韧脆性转变温度等性能。因此转子轮盘的材料属于难加工材料，拉削过程中切削力大、切削温度高、切削毛刺和切削振动等会加剧拉削刀具的磨损，拉刀的齿尖部分由于应力集中的作用更容易出现崩刃。国内目前用于重型燃机转子轮盘榫槽加工的大规格尺寸拉刀主要依赖于进口且修磨费用昂贵。
近年来，我国对拉刀修磨技术与装备开展了广泛研究，公开号为CN201519895U的中国实用新型专利提出了一种圆形拉刀数控刃磨专用机床，不仅可避免拉刀在刃磨时弯曲，而且可由数控系统控制修整砂轮径向进给尺寸，有效地保证拉刀齿距及形状的一致性，从而提高内花键及圆拉刀的使用寿命；公开号为CN201304590的中国实用新型专利提出了一种拉刀磨具，其结构简单、操作方便容易，大大降低了使用成本，节省了修磨时间；公开号为CN201128108的中国实用新型专利提出了一种用于修整复杂型面拉刀修整砂轮的金刚石成形滚轮，缩短了复杂型面拉刀砂轮型面的修整周期，提高了工作效率，降低了加工成本；公开号为CN202622482U的中国实用新型专利提出了一种刃磨锥度花键拉刀的加工装置；公开号为CN202192505U和CN202240728U的中国实用新型专利分别提出了一种花键拉刀自动刃磨机床和键槽拉刀的自动刃磨机床。所有上述专利只是给出了用于拉刀的修磨机床或工装夹具，但并未给出不同拉刀的具体修磨方法。传统的拉刀修磨方法有两种：其一是刃口前刀面修磨法；其二是完全磨去崩刃齿，后续刀齿均摊崩刃齿齿升量的修磨方法；然而这两种修磨方法对刀具损耗大，减少了刀具的可重磨次数，降低了使用寿命，使刀具的使用成本急剧上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对传统的拉刀修磨技术的不足，提供一种无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，在不改变拉刀原有整体包络线型的条件下，达到修磨余量小且刃磨均匀的效果，提高拉刀修磨效率，增加刀具的可刃磨次数，且经修磨后的拉刀工作稳定可靠。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：
一种无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，其特征在于：将磁力工作台偏转一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域，后续刀齿按照该崩刃刀齿修磨后的形状进行修磨且修磨余量逐渐递减，保留修磨拉刀最末三个后续刀齿不修磨以保证拉刀型线，从而改变修磨拉刀刀齿的局部包络线以实现无侧刃粗拉刀刀齿崩刃的高效修磨。
所述方法包括如下步骤：
1）对修磨拉刀表面进行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和杂质；
2）用千分尺测量崩刃刀齿齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L和最大深度D；
3）把修磨拉刀卧放在机床的磁力工作台上，齿尖崩刃区域朝上，修磨拉刀的侧面紧靠水平的磁力工作台，修磨拉刀的底部通过垫块和用螺栓固定在磁力工作台上的挡块共同实现定位，用千分表沿修磨拉刀的刃口宽度方向进行测量，保证跳动量小于2丝，然后打开磁力工作台的磁力开关，依靠磁力对修磨拉刀进行夹紧；
4）磁力工作台翻转60度，修整砂轮偏转一等于修磨拉刀刀齿的后角的角度，使修磨过程不改变修磨拉刀刀齿的后角；
5）修整砂轮移动至崩刃刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮，先径向进给且径向进给量为所述齿尖崩刃区域的最大深度D，再轴向进给且轴向进给量为所述齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L，完成崩刃刀齿的修磨，修整砂轮回坐标原点并停车；
6）修整砂轮移动至崩刃刀齿后面的第一个后续刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮，先径向进给且径向进给量为0.9D，再轴向进给且轴向进给量为0.9L，保证相邻两修磨齿高度差，完成该第一个后续刀齿的修磨，修整砂轮回坐标原点并停车；
7）修整砂轮移动至崩刃齿后面的第二个后续刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮，先径向进给且径向进给量为0.8D，再轴向进给且轴向进给量为0.8L，保证相邻两修磨齿高度差，完成该第二个后续刀齿的修磨，修整砂轮回坐标原点并停车；
8）反复循环进行步骤6）和步骤7），每次循环径向进给量减少0.1D，轴向进给量减少0.1L，且保证相邻两修磨齿高度差，直至刃磨10个后续刀齿后修磨结束，若后续刀齿的数量不足10个，则保留最末三个后续刀齿不修磨，以保证拉刀整体型线不改变。
所述步骤1）中，修磨拉刀刀齿的前角小于25度，后角为2-8度，齿间距为20-40毫米，齿厚为10-15毫米，齿高为10-15毫米，卷屑槽半径为2.5-5毫米。
所述步骤3）中，修磨拉刀的刀齿部分伸出磁力工作台边缘至少100毫米以防止干涉。
所述修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域的长度不超过刀齿宽度的5%，最大深度不超过齿高的3%。
相比传统的前刀面修磨法以及完全磨去该崩刃齿后续刀齿均摊崩刃齿齿升量的修磨法，本发明具有如下优点：
1、所述的方法不改变拉刀原有的整体包络线型。
2、增加了刀具的可刃磨次数，延长了刀具使用寿命，大幅降低了生产成本。
3、修磨余量小且刃磨均匀，能够有效地减少各个修磨刀齿修磨后受到的冲击与振动，且经修磨后的拉刀工作稳定可靠。
4、所需修磨时间大大缩短，大幅提高了拉刀修磨效率。
附图说明
图1为本发明的修磨拉刀装夹与修磨示意图。
图2为本发明的修磨拉刀齿廓包络线示意图。
图3为本发明的修磨拉刀齿槽截形局部放大图。
图中，1修整砂轮，2修磨拉刀，3垫块，4挡块，5螺栓，6磁力工作台，7拉刀原始轮廓包络线，8修磨后拉刀轮廓包络线，9相邻两修磨齿高度差，10崩刃刀齿修磨长度，11齿高，12前角，13齿厚，14齿间距，15后角，16卷屑槽半径。
具体实施方式
本发明是一种用于重型燃气轮机转子轮盘榫槽拉削加工的无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，将磁力工作台偏转一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域，后续刀齿按照该崩刃刀齿修磨后的形状进行修磨且修磨余量逐渐递减，保留修磨拉刀最末三个后续刀齿不修磨以保证拉刀型线，从而改变修磨拉刀刀齿的局部包络线以实现无侧刃粗拉刀刀齿崩刃的高效修磨。所述修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域的长度不超过刀齿宽度的5%，最大深度不超过齿高的3%。
请结合参阅图1和图2，本发明所述的无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法包括如下步骤：
1）对修磨拉刀2表面进行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和杂质，该修磨拉刀刀齿的前角12小于25度，后角15为2-8度，齿间距14为20-40毫米，齿厚13为10-15毫米，齿高11为10-15毫米，卷屑槽半径16为2.5-5毫米；
2）用千分尺测量崩刃刀齿齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L和最大深度D；
3）把修磨拉刀2卧放在机床的磁力工作台6上，齿尖崩刃区域朝上，修磨拉刀2的侧面紧靠水平的磁力工作台6，修磨拉刀2的底部通过垫块3和用螺栓5固定在磁力工作台6上的挡块4共同实现定位，修磨拉刀2的刀齿部分伸出磁力工作台6边缘至少100毫米以防止干涉，用千分表沿修磨拉刀的刃口宽度方向进行测量，保证跳动量小于2丝，然后打开磁力工作台6的磁力开关，依靠磁力对修磨拉刀2进行夹紧；
4）磁力工作台6翻转60度，修整砂轮1偏转一等于修磨拉刀刀齿的后角15的角度，使修磨过程不改变修磨拉刀刀齿的后角15；
5）修整砂轮1移动至崩刃刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮1，先径向进给且径向进给量为所述齿尖崩刃区域的最大深度D，再轴向进给且轴向进给量为所述齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L，完成崩刃刀齿的修磨，修整砂轮1回坐标原点并停车；
6）修整砂轮1移动至崩刃刀齿后面的第一个后续刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮1，先径向进给且径向进给量为0.9D，再轴向进给且轴向进给量为0.9L，保证相邻两修磨齿高度差9，完成该第一个后续刀齿的修磨，修整砂轮1回坐标原点并停车；
7）修整砂轮1移动至崩刃齿后面的第二个后续刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮1，先径向进给且径向进给量为0.8D，再轴向进给且轴向进给量为0.8L，保证相邻两修磨齿高度差9，完成该第二个后续刀齿的修磨，修整砂轮1回坐标原点并停车；
8）反复循环进行步骤6）和步骤7），每次循环径向进给量减少0.1D，轴向进给量减少0.1L，且保证相邻两修磨齿高度差9，直至刃磨10个后续刀齿后修磨结束，若后续刀齿的数量不足10个，则保留最末三个后续刀齿不修磨，以保证拉刀整体型线不改变。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明，阐述所述方法各个步骤的详细内容。以下为本发明的实施例：
修磨拉刀2为无侧刃粗拉刀，用于重型燃气轮机转子轮盘榫槽的拉削加工。拉刀工作部的刀具材料为CPM Rex T15粉末冶金钨基高速钢，尺寸大小为54mm×44.5mm×501mm，硬度为HRC65。修磨拉刀2的齿槽截形见图2所示，修磨拉刀刀齿的前角12为20°，后角15为3°，齿间距14为24.9mm，齿厚13为8mm，齿高11为9mm，卷屑槽半径16为5mm。该修磨拉刀2总共20个刀齿，第十一个刀齿的齿尖发生崩刃，齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L为1mm，齿尖崩刃区域的最大深度D为1mm。
所述修磨拉刀2的修磨在相关刀具的修磨机床上进行，该修磨机床包括有磁力工作台6和修整砂轮1。修磨拉刀2的定位夹紧与修磨如图1所示。
应用本发明所述方法进行修磨的具体步骤如下，请结合参阅图2和图3：
1）对修磨拉刀2表面进行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和杂质；
2）用千分尺测量修磨拉刀2崩刃刀齿的齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L为1mm，齿尖崩刃区域的最大深度D为1mm；
3）把修磨拉刀2卧放在机床的磁力工作台6上，齿尖崩刃区域朝上，修磨拉刀2的侧面紧靠水平的磁力工作台6，修磨拉刀2的刀齿部分伸出磁力工作台6的边缘至少100毫米以防止干涉，修磨拉刀2的底部通过垫块3和用螺栓5固定在机床磁力工作台6上的挡块4共同来实现定位，用千分表沿修磨拉刀2刃口宽度方向进行测量，跳动量为1丝，满足要求，打开磁力工作台6的磁力开关，依靠磁力对修磨拉刀2进行夹紧；
4）磁力工作台6翻转60度，修整砂轮1偏转一个等于刀齿后角15的角度为3°，使修磨过程不改变修磨拉刀刀齿的后角15；
5）通过NC代码使修整砂轮1移动至崩刃刀齿（第十一个刀齿）的外侧顶点处，开启修整砂轮1，先径向进给，径向进给量为所述齿尖崩刃区域的最大深度D＝1mm，再轴向进给，轴向进给量为所述齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L＝1mm，完成崩刃刀齿的修磨，修整砂轮1回坐标原点并停车；
6）修整砂轮1移动至崩刃刀齿后面的第一个后续刀齿，即第十二个刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮1，径向进给0.9mm，再轴向进给0.9mm，保证相邻两修磨齿高度差9为0.1mm，完成该第一个后续刀齿的修磨，修整砂轮1回坐标原点并停车；
7）移动修整砂轮1至崩刃刀齿后面的第二个后续刀齿，即第十二个齿的外侧顶点处，开启修整砂轮1，先径向进给0.8mm，再轴向进给0.8mm，保证相邻两修磨齿高度差9为0.1mm，完成该刀齿的修磨，修整砂轮1回坐标原点并停车；
8）反复循环进行步骤6）和步骤7），每次循环径向进给量减少0.1D，即减少0.1mm，轴向进给量减少0.1L，即减少0.1mm，且保证相邻两修磨齿高度差9为0.1mm，直至修磨至第十七个刀齿，修整砂轮1径向进给为0.4mm，轴向进给为0.4mm，从而得到修磨后拉刀轮廓包络线8（见图3），由于后续刀齿的数量不足10个，则保留最末三个后续刀齿不修磨，以保证拉刀整体型线不改变。
所述修磨拉刀2修磨前的拉刀原始轮廓包络线7，修磨过程中的崩刃刀齿修磨长度10和相邻两修磨齿高度差9以及修磨后拉刀轮廓包络线8可参见图2。
按本发明所述方法对CPM Rex T15粉末冶金钨基高速钢无侧刃粗拉刀修磨，所需时间约为2.5小时，相比传统修磨方法所需的约4.5个小时，该方法大幅提高了修磨效率，且经修磨后的拉刀工作稳定可靠。本发明适用于修磨各种结构重型燃气轮机转子轮盘的无侧刃粗拉刀。
Claims (5)
1.一种无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，其特征在于：将磁力工作台偏转一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域，后续刀齿按照该崩刃刀齿修磨后的形状进行修磨且修磨余量逐渐递减，保留修磨拉刀最末三个后续刀齿不修磨以保证拉刀型线，从而改变修磨拉刀刀齿的局部包络线以实现无侧刃粗拉刀刀齿崩刃的高效修磨。
2.根据权利要求1所述的无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
1）对修磨拉刀表面进行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和杂质；
2）用千分尺测量崩刃刀齿齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L和最大深度D；
3）把修磨拉刀卧放在机床的磁力工作台上，齿尖崩刃区域朝上，修磨拉刀的侧面紧靠水平的磁力工作台，修磨拉刀的底部通过垫块和用螺栓固定在磁力工作台上的挡块共同实现定位，用千分表沿修磨拉刀的刃口宽度方向进行测量，保证跳动量小于2丝，然后打开磁力工作台的磁力开关，依靠磁力对修磨拉刀进行夹紧；
4）磁力工作台翻转60度，修整砂轮偏转一等于修磨拉刀刀齿的后角的角度，使修磨过程不改变修磨拉刀刀齿的后角；
5）修整砂轮移动至崩刃刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮，先径向进给且径向进给量为所述齿尖崩刃区域的最大深度D，再轴向进给且轴向进给量为所述齿尖崩刃区域沿刀齿宽度方向的长度L，完成崩刃刀齿的修磨，修整砂轮回坐标原点并停车；
6）修整砂轮移动至崩刃刀齿后面的第一个后续刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮，先径向进给且径向进给量为0.9D，再轴向进给且轴向进给量为0.9L，保证相邻两修磨齿高度差，完成该第一个后续刀齿的修磨，修整砂轮回坐标原点并停车；
7）修整砂轮移动至崩刃齿后面的第二个后续刀齿的外侧顶点处，开启修整砂轮，先径向进给且径向进给量为0.8D，再轴向进给且轴向进给量为0.8L，保证相邻两修磨齿高度差，完成该第二个后续刀齿的修磨，修整砂轮回坐标原点并停车；
8）反复循环进行步骤6）和步骤7），每次循环径向进给量减少0.1D，轴向进给量减少0.1L，且保证相邻两修磨齿高度差，直至刃磨10个后续刀齿后修磨结束，若后续刀齿的数量不足10个，则保留最末三个后续刀齿不修磨，以保证拉刀整体型线不改变。
3.根据权利要求2所述的无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，其特征在于：所述步骤1）中，修磨拉刀刀齿的前角小于25度，后角为2-8度，齿间距为20-40毫米，齿厚为10-15毫米，齿高为10-15毫米，卷屑槽半径为2.5-5毫米。
4.根据权利要求2所述的无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，其特征在于：所述步骤3）中，修磨拉刀的刀齿部分伸出磁力工作台边缘至少100毫米以防止干涉。
5.根据权利要求1所述的无侧刃粗拉刀齿尖崩刃的高效修磨方法，其特征在于：所述修磨拉刀的崩刃刀齿尖端的三角形区域的长度不超过刀齿宽度的5%，最大深度不超过齿高的3%。
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