CN104148706A - 汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔钻头及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔钻头及其使用方法，它涉及一种汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头及其使用方法。以解决现有的汽轮机高中压缸螺栓深孔的加工质量差，并且普通接长钻容易折断，造成汽轮机高中压缸水平中分面螺栓报废，导致生产效率低，制造成本高的问题，第一刀片有两个后角及一个前角，分别为第一后角、第二后角及第一前角，第二刀片有一个后角，为第三后角,第一前角为10°至12°，第三刀片有一个后角，为第四后角，第一后角、第二后角、第三后角以及第四后角均为7°至8°，过第一刀片顶点且与刀杆轴线相垂直的平面与第三刀片后刀面的夹角为17°至19°。本发明用于加工汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔。

Description

汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔钻头及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头及其使用方法。 
背景技术
汽轮机高中压缸水平中分面螺栓普遍采用25Cr2MoVA合金结构钢或20Cr1Mo1VTiB合金结构钢或2Cr12Ni1Mo1W1V合金结构钢制成，由上述材料制成的汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的深孔(孔深与孔径比大于等于10为深孔)采用普通接长钻对所述螺栓两端进行钻削的加工方法，采用该方法钻削时，所述螺栓深孔的孔壁经常出现台阶现象，而且所述螺栓深孔的孔壁表面加工质量极差，加工过程中产生的铁屑不能及时排出，使普通接长钻旋转受阻，从而导致普通接长钻容易折断，造成汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的报废，导致生产效率低，使所述螺栓的制造成本高。 
发明内容
本发明的目的是提供一种汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头及其使用方法，以解决现有的汽轮机高中压缸螺栓深孔的加工质量差，并且普通接长钻容易折断，造成汽轮机高中压缸水平中分面螺栓报废，导致生产效率低，制造成本高的问题。 
本发明为解决上述问题采取的技术方案是： 
所述汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头包括刀杆、第一刀片固定臂、第二刀片固定臂、连接臂、第一刀片、第二刀片、第三刀片和两个支撑块， 
刀杆为回转体，刀杆的一端为刀柄，刀杆的另一端为刀头，沿刀杆轴向开设有通孔， 
刀头的外侧壁上安装固定有两个支撑块，刀头处的通孔内固定有第一刀片固定臂和第二刀片固定臂，第一刀片固定臂与第二刀片固定臂均伸出通孔，第一刀片固定臂与第二刀片固定臂呈间隙设置，第一刀片固定臂与第二刀片固定臂的截面形状均为扇形，第一刀片固定臂与第二刀片固定臂相对设置，连接臂将第一刀片固定臂与第二刀片固定臂固定连接， 
刀头处的通孔内壁设有圆锥过渡面，第一刀片固定臂与第二刀片固定臂之间的刀头端面为螺旋面， 
第一刀片与第二刀片固定在第一刀片固定臂上，第三刀片固定在第二刀片固定臂上，第一刀片与第三刀片均靠近通孔的轴线设置，第二刀片靠近刀头的外圆周设置，且第一刀片与第二刀片呈间隙设置， 
第一刀片有两个后角及一个前角，分别为第一后角、第二后角及第一前角，第二刀片有一个后角，为第三后角,第一前角为10°至12°，第三刀片有一个后角，为第四后角，第一后角、第二后角、第三后角以及第四后角均为7°至8°，过第一刀片顶点且与刀杆轴线相垂直的平面与第三刀片后刀面的夹角为17°至19°，靠近刀柄的刀杆侧壁上设有连接螺纹。 
本发明与现有技术相比具有以下有益效果： 
1、第一刀片2-1有两个后角及一个前角，分别为第一后角α1、第二后角α2及第一前角A，第二刀片2-2有一个后角，为第三后角α3,第一前角A为10°至12°，第三刀片3-1有一个后角，为第四后角α4，第一后角α1、第二后角α2、第三后角α3以及第四后角α4均为7°至8°，过第一刀片2-1顶点且与刀杆1-0轴线相垂直的平面(p)与第三刀片3-1后刀面Aα3的夹角(B)为17°至19°，以上刀具角度延长了本发明的钻头使用寿命，并且使钻削过程中产生的铁屑呈“C”状，“C”状铁屑便于从通孔1-2中排出，从而保证钻削过程的顺利进行。 
2、刀头处通孔1-2内壁设置的圆锥过渡面1-3以及第一刀片2-1的固定臂2-0与第二刀片2-2的固定臂3-0之间的螺旋面1-4增加了刀头处的铁屑通过量，从而保证钻削产生的铁屑顺利从刀头处排出。 
3、由于钻削过程中产生的铁屑能够顺利从通孔1-2中排出，所以相对普通接长钻有效保证了钻削的顺利进行，防止本发明的钻头折断。 
4、第一刀片2-1、第二刀片2-2、第三刀片3-1采用YW3硬质合金或YT798硬质合金或YG8硬质合金制成，由YW3硬质合金或YT798硬质合金或YG8硬质合金制成的刀片相对现有技术更加适合加工25Cr2MoVA合金结构钢、20Cr1Mo1VTiB合金结构钢或2Cr12Ni1Mo1W1V合金结构钢。 
5、加工时第一刀片2-1和第二刀片2-2起到主切削作用，由于第一刀片2-1与第二刀片2-2呈间隙设置，这种间隙设置构成的不连续切削刃有利于断屑。从而有效保证铁屑的顺利排出，第三刀片3-1起到辅助切削作用，并且第三刀片3-1抵消了部分第一刀片2-1和第二刀片2-2的切削力，起到较好的纠偏作用。 
6、由于本发明采用一端钻削的方法，所以从根本上避免了所述螺栓深孔的孔壁出现台阶的现象，有效保证了所述螺栓深孔的孔壁加工质量。 
7、选用的切削用量是通过大量实际加工调试得出的，能够有效保证孔壁的加工质量，延长所述钻头的使用寿命，并保证了钻削速度，从而提高了钻削效率。 
使用本发明所述的螺栓深孔钻头及其使用方法后，汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔的加工质量相对提高30％，深孔的制造成本相对降低40％。 
附图说明
图1是本发明所述钻头的主视图，图2是图1的D-D剖视图，图3是图1的C-C剖视图，图4是图1的F-F剖视图，图5是本发明所述钻头的局部后视图，图6是图5的E-E剖视图，图7是本发明所述钻头的左视图，图8是汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的局部剖视主视图，图9是具体实施方式四步骤一中的所述螺栓。 
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图9说明，本实施方式的所述汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头包括刀杆1-0、第一刀片固定臂2-0、第二刀片固定臂3-0、连接臂4-0、第一刀片2-1、第二刀片2-2、第三刀片3-1和两个支撑块1-1， 
刀杆1-0为回转体，刀杆1-0的一端为刀柄，刀杆1-0的另一端为刀头，沿刀杆1-0轴向开设有通孔1-2， 
刀头的外侧壁上安装固定有两个支撑块1-1，刀头处的通孔1-2内固定有第一刀片固定臂2-0和第二刀片固定臂3-0，第一刀片固定臂2-0与第二刀片固定臂3-0均伸出通孔1-2，第一刀片固定臂2-0与第二刀片固定臂3-0呈间隙设置，第一刀片固定臂2-0与第二刀片固定臂3-0的截面形状均为扇形，第一刀片固定臂2-0与第二刀片固定臂3-0相对设置，连接臂4-0将第一刀片固定臂2-0与第二刀片固定臂3-0固定连接， 
刀头处的通孔1-2内壁设有圆锥过渡面1-3，第一刀片固定臂2-0与第二刀片固定臂3-0之间的刀头端面为螺旋面1-4， 
第一刀片2-1与第二刀片2-2固定在第一刀片固定臂2-0上，第三刀片3-1固定在第二刀片固定臂3-0上，第一刀片2-1与第三刀片3-1均靠近通孔1-2的轴线设置，第二刀片2-2靠近刀头的外圆周设置，且第一刀片2-1与第二刀片2-2呈间隙设置， 
第一刀片2-1有两个后角及一个前角，分别为第一后角α1、第二后角α2及第一前角A，第二刀片2-2有一个后角，为第三后角α3,第一前角A为10°至12°，第三刀片3-1有一个后角，为第四后角α4，第一后角α1、第二后角α2、第三后角α3以及第四后角α4均为7°至8°，过第一刀片2-1顶点且与刀杆1-0轴线相垂直的平面p与第三刀片3-1后刀面Aα3的夹角B为17°至19°， 
靠近刀柄的刀杆1-0侧壁上设有连接螺纹1-5。 
第一刀片2-1设有第一后刀面Aα1、前刀面Aγ以及第二后刀面Aα2，第一后刀面Aα1、 前刀面Aγ以及第二后刀面Aα2顺次设置且构成三个相交平面。 
具体实施方式二：结合图1至图9说明，本实施方式的第一刀片2-1、第二刀片2-2、第三刀片3-1由YW3硬质合金或YT798硬质合金或YG8硬质合金制成，两个支撑块1-1由YT15硬质合金制成。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。 
具体实施方式三：结合图1至图9说明，本实施方式的步骤一，车削汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的两个中心架支撑面5-1、两个端面5-2及所述螺栓的深孔的引导孔5-3； 
步骤二，将所述的钻头安装到深孔钻床Z2120上，钻削所述螺栓深孔5-4直径为16mm至38mm，加工时所述螺栓朝一方向旋转，所述的钻头朝另一方向旋转，冷却液压力P为1.9MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min至225L/min，切削速度V：所述螺栓的转速为200r/min至490r/min，所述的钻头转速为200r/min至490r/min，所述的钻头进给量L为20mm/min至55mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。 
具体实施方式四：结合图1至图9说明，本实施方式的钻削所述螺栓深孔5-4直径为16mm，冷却液压力P为2.5MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min，所述螺栓的转速为490r/min，所述的钻头的转速为490r/min，所述的钻头进给量L为20mm/min至30mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。 
具体实施方式五：结合图1至图9说明，本实施方式的钻削所述螺栓深孔5-4直径为19mm，冷却液压力P为2.5MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min，所述螺栓的转速为410r/min，所述的钻头的转速为410r/min，所述的钻头进给量L为25mm/min至35mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。 
具体实施方式六：结合图1至图9说明，本实施方式的钻削所述螺栓深孔5-4直径为22.6mm，冷却液压力P为2.3MPa至2.5MPa，冷却液流量Q为125L/min，所述螺栓的转速为345r/min，所述的钻头的转速为345r/min，所述的钻头进给量L为30mm/min至40mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。 
具体实施方式七：结合图1至图9说明，本实施方式的钻削所述螺栓深孔5-4直径为25mm，冷却液压力P为2.3MPa至2.5MPa，冷却液流量Q为135L/min，所述螺栓的转速为310r/min，所述的钻头的转速为310r/min，所述的钻头进给量L为35mm/min至45mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。 
具体实施方式八：结合图1至图9说明，本实施方式的钻削所述螺栓深孔5-4直径为29mm，冷却液压力P为2MPa至2.3MPa，冷却液流量Q为180L/min，所述螺栓的转速为270r/min，所述的钻头转速为270r/min，所述的钻头的进给量L为40mm/min至50mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。 
具体实施方式九：结合图1至图9说明，本实施方式的钻削所述螺栓深孔5-4直径为38mm，冷却液压力P为1.9MPa至2.1MPa，冷却液流量Q为225L/min，所述螺栓的转速为200r/min，所述的钻头的转速为200r/min，所述的钻头的进给量L为45mm/min至55mm/min。 
本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。 
工作原理 
将本发明的钻头通过钻杆及顶尖套装入安装到Z2120深孔钻床上(所述钻头水平安装)，启动所述钻床的切削油供给系统，并选择相应的，冷却液压力P、冷却液流量Q、切削速度V、螺栓的转速、钻头转速和钻头进给量L，钻削过程中产生的铁屑从所述钻头刀头处的通孔1-2进入，铁屑随着切削油从刀杆处流出排走。 
实施例一 
步骤一，车削汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的两个中心架支撑面5-1、两个端面5-2及所述螺栓深孔的引导孔5-3； 
步骤二，将权利要求1所述的钻头安装到深孔钻床Z2120上，钻削所述螺栓深孔5-4直径为16mm，冷却液压力P为2.5MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min，所述螺栓的转速为490r/min，所述的钻头的转速为490r/min，所述的钻头进给量L为20mm/min至30mm/min。 
加工效率高，成本低，内孔的表面粗糙度好于Ra12.5μm，质量稳定可靠，满足生产加工要求。 
实施例二 
步骤一，车削汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的两个中心架支撑面5-1、两个端面5-2及所述螺栓深孔的引导孔5-3；钻削所述螺栓深孔5-4直径为22.6mm，冷却液压力P为2.3MPa至2.5MPa，冷却液流量Q为125L/min，所述螺栓的转速为345r/min，所述的钻头的转速为345r/min，所述的钻头进给量L为30mm/min至40mm/min。 
加工效率高，成本低，内孔的表面粗糙度好于Ra12.5μm，质量稳定可靠，满足生产加工要求。 
实施例三 
步骤一，车削汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的两个中心架支撑面5-1、两个端面5-2及所述螺栓深孔的引导孔5-3；钻削所述螺栓深孔5-4直径为38mm，冷却液压力P为1.9MPa至2.1MPa，冷却液流量Q为225L/min，所述螺栓的转速为200r/min，所述的钻头的转速为200r/min，所述的钻头的进给量L为45mm/min至55mm/min。 
加工效率高，成本低，内孔的表面粗糙度好于Ra12.5μm，质量稳定可靠，满足生产加工要求。 

Claims (9)

1.一种汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔钻头，所述汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头包括刀杆(1-0)、第一刀片固定臂(2-0)、第二刀片固定臂(3-0)、连接臂(4-0)、第一刀片(2-1)、第二刀片(2-2)、第三刀片(3-1)和两个支撑块(1-1)，
刀杆(1-0)为回转体，刀杆(1-0)的一端为刀柄，刀杆(1-0)的另一端为刀头，沿刀杆(1-0)轴向开设有通孔(1-2)，
其特征在于：
刀头的外侧壁上安装固定有两个支撑块(1-1)，刀头处的通孔(1-2)内固定有第一刀片固定臂(2-0)和第二刀片固定臂(3-0)，第一刀片固定臂(2-0)与第二刀片固定臂(3-0)均伸出通孔(1-2)，第一刀片固定臂(2-0)与第二刀片固定臂(3-0)呈间隙设置，第一刀片固定臂(2-0)与第二刀片固定臂(3-0)的截面形状均为扇形，第一刀片固定臂(2-0)与第二刀片固定臂(3-0)相对设置，连接臂(4-0)将第一刀片固定臂(2-0)与第二刀片固定臂(3-0)固定连接，
刀头处的通孔(1-2)内壁设有圆锥过渡面(1-3)，第一刀片固定臂(2-0)与第二刀片固定臂(3-0)之间的刀头端面为螺旋面(1-4)，
第一刀片(2-1)与第二刀片(2-2)固定在第一刀片固定臂(2-0)上，第三刀片(3-1)固定在第二刀片固定臂(3-0)上，第一刀片(2-1)与第三刀片(3-1)均靠近通孔(1-2)的轴线设置，第二刀片(2-2)靠近刀头的外圆周设置，且第一刀片(2-1)与第二刀片(2-2)呈间隙设置，
第一刀片(2-1)有两个后角及一个前角，分别为第一后角(α1)、第二后角(α2)及第一前角(A)，第二刀片(2-2)有一个后角，为第三后角(α3),第一前角(A)为10°至12°，第三刀片(3-1)有一个后角，为第四后角(α4)，第一后角(α1)、第二后角(α2)、第三后角(α3)以及第四后角(α4)均为7°至8°，过第一刀片(2-1)顶点且与刀杆(1-0)轴线相垂直的平面(p)与第三刀片(3-1)后刀面(Aα3)的夹角(B)为17°至19°，
靠近刀柄的刀杆(1-0)侧壁上设有连接螺纹(1-5)。
2.根据权利要求1所述的汽轮机高中压缸螺栓深孔钻头，其特征在于：第一刀片(2-1)、第二刀片(2-2)、第三刀片(3-1)由YW3硬质合金或YT798硬质合金或YG8硬质合金制成，两个支撑块(1-1)由YT15硬质合金制成。
3.使用权利要求1所述的钻头加工汽轮机高中压缸水平中分面螺栓深孔的方法，其特征在于：所述方法如下：
步骤一，车削汽轮机高中压缸水平中分面螺栓的两个中心架支撑面(5-1)、两个端面(5-2)及所述螺栓的深孔的引导孔(5-3)；
步骤二，将所述的钻头安装到深孔钻床Z2120上，钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为16mm至38mm，加工时所述螺栓朝一方向旋转，所述的钻头朝另一方向旋转，冷却液压力P为1.9MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min至225L/min，切削速度V：所述螺栓的转速为200r/min至490r/min，所述的钻头转速为200r/min至490r/min，所述的钻头进给量L为20mm/min至55mm/min。
4.使用权利要求3所述的螺栓深孔的方法，其特征在于：钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为16mm，冷却液压力P为2.5MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min，所述螺栓的转速为490r/min，所述的钻头的转速为490r/min，所述的钻头进给量L为20mm/min至30mm/min。
5.使用权利要求3所述的螺栓深孔的方法，其特征在于：钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为19mm，冷却液压力P为2.5MPa至2.7MPa，冷却液流量Q为80L/min，所述螺栓的转速为410r/min，所述的钻头的转速为410r/min，所述的钻头进给量L为25mm/min至35mm/min。
6.使用权利要求3所述的螺栓深孔的方法，其特征在于：钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为22.6mm，冷却液压力P为2.3MPa至2.5MPa，冷却液流量Q为125L/min，所述螺栓的转速为345r/min，所述的钻头的转速为345r/min，所述的钻头进给量L为30mm/min至40mm/min。
7.使用权利要求3所述的螺栓深孔的方法，其特征在于：钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为25mm，冷却液压力P为2.3MPa至2.5MPa，冷却液流量Q为135L/min，所述螺栓的转速为310r/min，所述的钻头的转速为310r/min，所述的钻头进给量L为35mm/min至45mm/min。
8.使用权利要求3所述的螺栓深孔的方法，其特征在于：钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为29mm，冷却液压力P为2MPa至2.3MPa，冷却液流量Q为180L/min，所述螺栓的转速为270r/min，所述的钻头转速为270r/min，所述的钻头的进给量L为40mm/min至50mm/min。
9.使用权利要求3所述的螺栓深孔的方法，其特征在于：钻削所述螺栓深孔(5-4)直径为38mm，冷却液压力P为1.9MPa至2.1MPa，冷却液流量Q为225L/min，所述螺栓的转速为200r/min，所述的钻头的转速为200r/min，所述的钻头的进给量L为45mm/min至55mm/min。
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