CN104439458A - 用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀 - Google Patents

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易学斌
李芳�
张世贵
李海波
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    • B23C—MILLING
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    • B23C2210/202—Number of cutting edges three

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Abstract

本发明提供了一种用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，包括刀杆、与刀杆为一体的刀头和固定在刀头上的切削刀片，所述刀头为盲筒结构的刀头，刀头筒体壁的开口端设置有数量不少于两个的用于固定切削刀片的安装槽，与安装槽数量相等的切削刀片以切削刃高出刀头开口端筒体端面安装在安装槽中，其中至少一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，至少一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面。采用本发明所述掏料刀加工圆孔，不但能减小刀片磨损，而且能提高加工效率，可显著降低生产成本。

Description

用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀
技术领域
本发明属于加工大孔用的刀具领域，具体涉及一种用于加工航空发动机燃烧室机匣上的大直径圆孔的刀具。
背景技术
在无预铸孔的工件上加工大直径的圆孔，或者在锻件机匣类零件上加工大直径圆孔，特别是在镍基合金材料的航空发动机燃烧室机匣上加工大直径圆孔，传统的加工方式是采用硬质合金的牛鼻棒铣刀先进行粗铣—螺旋铣，再进行半精铣及精镗，需要切削去除圆孔范围内的材料。由于材料难加工、孔径大、加工面积大，往往存在着刀片磨损厉害、须频繁更换刀片，以及加工速度慢的问题，这些问题导致了加工成本高和加工效率低。与此同时，圆孔内的材料全部被切削为切屑，不能被利用，导致大量的贵重材料浪费。
航空发动机燃烧室机匣，是由Co含量约12wt％、Ni含量约55wt％的镍基合金材料铸造而成，机匣筒体壁面上需要加工30个的圆孔。在航空发动机燃烧室机匣零件上加工圆孔的传统方式：用硬质合金的牛鼻棒铣刀Ф12R3先进行粗铣—螺旋铣，再进行半精铣及精镗，其中螺旋粗铣时每铣3～4个孔就必须更换一把铣刀，每粗铣一个孔需要约50分钟的时间，粗铣30个孔加上期间更换铣刀的时间，共需要32小时左右的时间才能完成，而且需要消耗8～10把铣刀。在每件燃烧室机匣零件上粗加工30个孔，由于刀具的消耗而产生的费用就达到3000元左右。若采用造价较低的Ф25R3机加刀片进行螺旋粗铣，虽然刀具成本有所降低，但是在燃烧室机匣零件上粗加工30个孔仍然需要32小时才能粗铣完成。
因此，对于航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的加工，迫切需要开发出一种能够降低刀片磨损、节约加工成本和提高加工效率的刀具。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，以减少刀片的磨损，降低加工成本，提高大直径圆孔的加工效率。
本发明所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，包括刀杆、与刀杆为一体的刀头和固定在刀头上的切削刀片，所述刀头为盲筒结构的刀头，刀头筒体壁的开口端设置有数量不少于两个的用于固定切削刀片的安装槽，与安装槽数量相等的切削刀片以切削刃高出刀头开口端筒体端面安装在安装槽中，其中至少一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，至少一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面。
上述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的技术方案中，所述安装槽均匀地分布在刀头筒体壁的开口端。
上述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的技术方案中，所述安装槽的数量优选为2～3个，更优选地，所述安装槽的数量优选为2个。
上述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的技术方案中，其特征在于所述安装槽的数量为2个，其中一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面。
上述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的技术方案中，所述安装槽的数量为3个，其中一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面，一个切削刀片的切削刃位于刀头筒体内外壁面之间。
上述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的技术方案中，所述切削刀片通过螺钉固定在安装槽中。
上述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的技术方案中，在各安装槽上设计有使切屑排入刀头筒腔内的排屑槽。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，由于切削刀片的安装位置特别，至少一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，至少一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面，加工圆孔时，只需将工件上处于最外和最内的两切削刃尖之间的部分切削掉，即可完成圆孔的加工，与现有技术相比，显著地减小了工件的加工面积，这不但有利于减小刀片磨损，而且有利于提高加工效率，从而显著降低生产成本。
2、采用本发明所述掏料刀在航空发动机燃烧室机匣上加工大直径圆孔，加工时的切削力小，因而对加工设备的功率要求小，采用功率较小的机床即可实现大直径圆孔的加工，这也有利于降低加工成本。
3、采用本发明所述掏料刀在航空发动机燃烧室机匣上加工大直径圆孔，只需将工件上处于最外侧和最内侧两切削刃尖之间的部分切削掉，无须将圆孔内的材料全部被切削为切屑，加工中产生的芯轴可回收利用，特别是为贵重金属提供了一种简单、方便的回收方法。
4、实验证实，采用本发明所述掏料刀在镍基合金的航空发动机燃烧室机匣零件上加工圆孔，每个孔的加工时间由采用传统刀具的50分钟减少到3分钟，加上期间更换刀片的时间，加工30个圆孔的时间由原来的32小时缩短到现在的2.5小时，提高生产效率约10倍，因刀片的消耗而产生的费用由传统的约3000元减少到现在的约400元。说明采用本发明的掏料刀加工大直径圆孔，在提高生产效率和节约成本方面有极其显著的优势。
附图说明
图1-1为本发明所述掏料刀的第一种结构示意图，图1-2为图1-1的俯视图，图1-3为图1-2的D-D视图，图1-4为图1-2的E-E视图，图1-5为图1-2的F-F视图；
图2-1为本发明所述掏料刀的第二种结构示意图，图2-2为图2-1的俯视图，图2-3为图2-2的G-G视图，图2-4为图2-2的H-H视图；
图3为实施例中被加工航空发动机燃烧室机匣零件的结构示意图；
图中，1—螺钉，2—切削刀片，3—刀杆。
具体实施方式
以下通过实施例并结合附图对本发明所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀作进一步说明。下述各实施例中，切削刀片的材料为PFZ，切削刀片的型号为WCMT040208E-2C。
实施例1
本实施例中，用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的结构如图1-1所示，包括刀杆3、与刀杆为一体的刀头和固定在刀头上的切削刀片2，所述刀头为盲筒结构的刀头，刀头筒体壁的开口端均匀设置有三个用于固定切削刀片的安装槽，在各安装槽上设计有使切屑排入刀头筒腔内的排屑槽，三个切削刀片通过螺钉固定在安装槽中，各切削刀片的切削刃高出刀头开口端筒体端面，其中第一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，为第二个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径为第三个切削刀片的切削刃位于刀头筒体内外壁面之间，如图1-2、1-3、1-4和1-5所示。
被加工的航空发动机燃烧室机匣零件的结构示意图如图3所示，需要在该零件中部绕工件一圈加工30个圆孔。采用本实施例所述掏料刀配合DMU 125P机床加工圆孔，加工时转速为150转/分，进给为15米/秒，第一个切削刀片的切削刃加工圆孔，第二个切削刀片的切削刃加工圆孔，第三个切削刀片的切削刃加工与之间的环带。加工过程中的切屑呈片状，深度加工到位后，圆孔内的芯轴自动脱落。
实施例2
本实施例中，用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀的结构如图2-1所示，包括刀杆3、与刀杆为一体的刀头和固定在刀头上的切削刀片2，所述刀头为盲筒结构的刀头，刀头筒体壁的开口端均匀设置有两个用于固定切削刀片的安装槽，两个切削刀片通过螺钉固定在安装槽中，各切削刀片的切削刃高出刀头开口端筒体端面，其中第一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，为第二个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径为如图2-2、2-3、和2-4所示。
被加工的航空发动机燃烧室机匣零件的结构示意图如图3所示，需要在该零件中部绕工件一圈加工30个圆孔。采用本实施例所述掏料刀配合DMU 125P机床加工圆孔，加工时转速为150转/分，进给为15米/秒，第一个切削刀片的切削刃加工圆孔，第二个切削刀片的切削刃加工圆孔。加工过程中的切屑呈片状，切屑沿切削刀片的切削刃飞出，深度加工到位后，圆孔内的芯轴自动脱落。加工一个孔耗时3分钟左右，加工30个孔加上期间更换刀片的时间一共耗时约2.5小时，加工时间大大缩短。切削刀片消耗量为7片，其价格为55元/片，切削刀片耗费由传统刀具的约3000元，减少到385元，回收的芯轴可回收利用，例如回收贵重金属或者用作试验件。

Claims (8)

1.一种用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，包括刀杆、与刀杆为一体的刀头和固定在刀头上的切削刀片，其特征在于所述刀头为盲筒结构的刀头，刀头筒体壁的开口端设置有数量不少于两个的用于固定切削刀片的安装槽，与安装槽数量相等的切削刀片以切削刃高出刀头开口端筒体端面安装在安装槽中，其中至少一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，至少一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面。
2.根据权利要求1所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于所述安装槽均匀地分布在刀头筒体壁的开口端。
3.根据权利要求2所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于所述安装槽的数量为2～3个。
4.根据权利要求3所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于所述安装槽的数量为2个，其中一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面。
5.根据权利要求3所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于所述安装槽的数量为3个，其中一个切削刀片的切削刃尖外露于刀头筒体外壁面且刃尖绕刀头的中心线形成的回转圆的直径与工件的目标加工孔径一致，一个切削刀片的切削刃尖内露于刀头筒体内壁面，一个切削刀片的切削刃位于刀头筒体内外壁面之间。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于所述切削刀片通过螺钉固定在安装槽中。
7.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于在各安装槽上设计有使切屑排入刀头筒腔内的排屑槽。
8.根据权利要求6权利要求所述用于加工航空发动机燃烧室机匣上大直径圆孔的掏料刀，其特征在于在各安装槽上设计有使切屑排入刀头筒腔内的排屑槽。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109530775A (zh) * 2018-12-06 2019-03-29 陕西法士特汽车传动集团有限责任公司 一种圆形槽加工刀具及方法
CN109605584A (zh) * 2018-12-28 2019-04-12 嘉善佳腾自润滑材料厂 一种石墨柱切割系统
CN112756909A (zh) * 2020-12-24 2021-05-07 西安稀有金属材料研究院有限公司 一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法

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