CN107824853A - 一种用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，由同轴线的铣削刀头和刀柄(1)构成，所述铣削刀头的前端为球面，后面与球面相接的部分为直径逐渐增大的锥形体，铣削刀头体上绕铣刀轴线等角度分布有4～8条刃口型线为螺旋线的刀齿(2)，每条刀齿刃口上均匀分布有断屑槽(3)，且各条刀齿刃口上的断屑槽位于刃口回转型线的不同位置，刀齿的刃口型线回转面与被加工叶片缘板榫高面(7)和缘板叶型转接R面(6)的形状相匹配，或与被加工叶片缘板度面(5)和缘板榫头转接R面(4)的形状相匹配。采用本发明提供的精加工铣刀加工叶片缘板面及转接面，可一刀加工成型，加工效率高，加工成本低。

Description

一种用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀

技术领域

本发明属于一叶片加工技术领域，具体涉及一种用于加工叶片缘板面和圆弧转接R面的精加工铣刀。

背景技术

叶片是航空发动机、燃气轮机必不可少最为重要的零件之一。航空发动机的叶片一般包括叶身、缘板和榫头几部分(见附图10、11)，形状十分复杂。叶片缘板与榫 头相连接的缘板榫头转接R面(4)和缘板度面(5)，以及叶片缘板与叶身相连接的 缘板叶型转接R面(6)和缘板榫高面(7)，均需要采用数控铣床进行精加工。传统 的缘板榫头转接R面与缘板度面，以及缘板叶型转接R面和缘板榫高面，均是采用 球头铣刀或锥度球头铣刀分层铣削加工，即一层一层地铣削加工至设计尺寸，其刀具 球头R小于待加工零件实际转接面R的尺寸。由于采用分层切削方式加工，导致存 在以下不足：(1)分层切削方式的加工时间长，加工效率低；(2)分层切削加工致使 刀具磨损时间长，刀具有效加工寿命短，加工成本高；(3)采用分层切削方式进行加 工，层与层间存在切屑残留，易导致零件表面损伤，加工质量差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型结构的用于加工叶片榫高面及转接面的精加工铣刀，以实现叶片缘板榫高面和转接面一刀加工成型，提高加工 质量、效率和铣刀的寿命，降低加工成本。

本发明提供的用于加工叶片榫高面及转接面的精加工铣刀，由同轴线的铣削刀头和刀柄构成，其特征在于，铣削刀头的前端为球面，后面与球面相接的部分为直径逐 渐增大的锥形体，铣削刀头体上绕铣刀轴线等角度分布有4～8条刃口型线为螺旋线的 刀齿，每条刀齿刃口上均匀分布有断屑槽，且各条刀齿刃口上的断屑槽位于刃口回转 型线的不同位置，刀齿的刃口型线回转面与被加工叶片缘板榫高面和缘板叶型转接R 面的形状相匹配，或与被加工叶片缘板度面和缘板榫头转接R面的形状相匹配。

由同轴线的铣削刀头和刀柄构成，所述铣削刀头，其前端为球面，后面与球面相接的部分为直径逐渐增大的锥形体，铣削刀头体上绕铣刀轴线等角度分布有4～8条刃 口型线为螺旋线的刀齿，刀齿的刃口型线回转面与被加工叶片榫高面与叶型面之间的 转接面形状相匹配，每条刀齿刃口上均匀分布有断屑槽，且各条刀齿刃口上的断屑槽 位于刃口回转型线的不同位置。

为了更好地实现本发明的目的，可在上述技术方案的基础上进一步采取下述技术措施。下述各项技术措施，可单独采取，也可组合采取，甚至一般采取。

在本发明的上述技术方案中，优先采用刀头体上绕中心线等角度分布4、6或8 条刃口型线为螺旋线的刀齿，刀齿为偶数条且两两对称设置，对称设置的两条刀齿， 其齿尖刃口对心。

在本发明的上述技术方案中，螺旋型线刃口的刀齿，其刃口型线的螺旋角α优先控制在15°～45°的范围；进一步控制在25°～35°的范围。

在本发明的上述技术方案中，各条刀齿刃口上的断屑槽其位置优先设计成依次相连呈螺旋形；进一步优先设计成，各条刀齿刃口上的断屑槽在刀齿刃口型线回转重合 轮廓线上呈均匀分布，以减小切削力，提高铣削稳定性和加工效率。断削槽的数量由 刀齿的齿数、刀齿的刃长、断削槽的槽宽等因素综合考虑确定。

在本发明的上述技术方案中，所述断屑槽可采用A型结构的断屑槽，即断屑槽 的断面型线由内凹R1圆弧和与内凹R1圆弧相切连接的两外凸R1圆弧构成，两外凸 R1圆弧的另一端与刃口型线相切连接，圆弧R1不大于1.5mm，槽深H不大1.5mm。 也可用B型结构的断屑槽，即断屑槽的断面型线由中间内凹圆弧R2和与内凹圆弧 R2相切连接的两直线边构成，两直线边的另一端与刃口型线相连接，圆弧R2为 0.5～1.0mm，两直线边与刃口型线的夹角γ1、γ2不大于30°，槽深H不大1.5mm。

在本发明的上述技术方案中，刀齿刀刃最好设计有两个后角，形成刀刃的第一后角β1为6°～12°，作为刀齿主体后角的第二后角β2为10°～20°，且第二后角β2 比第一后角β1大4°～8°。

在本发明的上述技术方案中，铣削刀头前端球面R3由被加工叶片缘板叶型转接 R面或缘板榫头转接R面(4)的尺寸确定，铣削刀齿的齿高L由被加工零件最大榫 高面的宽度确定，刀头锥形部分的锥角为1°至10°。

在本发明的上述技术方案中，所述刀头体可采用高速钢或硬质合金制作。

本发明提供的所述精加工铣刀与现有技术的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀相比，具有以下有益的技术效果：

(1)本发明用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，在刀齿螺旋线刃口上 均匀分布有多个断屑槽，断屑槽的设计降低了机床负载，提高了切削性能，减少了设 备维修成本，提高了切削效率。

(2)本发明用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，各条刀齿螺旋线刃口 上均匀分布的断屑槽在刀齿刃口型线回转重合轮廓线上呈均匀分布，断屑槽之间互不 重合，可避免因刀具跳动导致断屑槽口出现高点进而在零件表面形成切削槽，保证了 零件表面质量。

(3)本发明用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其刀齿的刃口型线回 转面与被加工叶片缘板面与转接R面的形状匹配吻合，采用本发明提供的所述铣刀 加工叶片缘板面与转接R面，可一刀成型，大大提高了加工效率。

(4)本发明所述成型铣刀通用性强，特别适用于缘板面和转接R面的一次铣削 加工或缘板度面和缘板榫头转接R面的一次铣削加工。

附图说明

图1是本发明所述精加工铣刀形状和构造的立体示意图；

图2是图1的主视结构示意图；

图3是图2的左视结构示意图；

图4是图2中K-K向剖视结构示意图；

图5是图2中M处的局部放大A型断屑槽的结构示意图；

图6是图2中M处的局部放大B型断屑槽的结构示意图；

图7是图3中对称刀齿的刃口轮廓图；

图8是本发明所述精加工铣刀各条刀齿螺旋刃口型线回转重合轮廓图；

图9是图3中每条刀齿螺旋刃口型线的回转轮廓图；

图10是被加工零件叶片一个方向的示意图；

图11是被加工零件叶片另一个方向的示意图。

图中，1—刀柄、2—刀刃、3—断削槽、4—缘板榫头转接R面、5—缘板度面、 6—缘板叶型转接R面、7—缘板榫高面、Z1—刀齿1、Z2—刀齿2、Z3—刀齿3、Z4 —刀齿4、Z5—刀齿5、Z6—刀齿6、α—螺旋角、β1—第一后角、β2—第二后角、H —断削槽深度、γ1—断削槽角度、γ2—断削槽角度、R1—断削槽底、R2—另一种 断削槽底、R3—铣刀球头、L—螺旋刀刃高、δ刃口型线与刀具中心线夹角、C1—刀 齿1与刀齿2第一断削槽间的距离、C2—刀齿2与刀齿3第一断削槽间的距离、C3 —刀齿3与刀齿4第一断削槽间的距离、C4—刀齿4与刀齿5第一断削槽间的距离、 C5—刀齿5与刀齿6第一断削槽间的距离。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明所述用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀作进一步说明。

本实施例用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，加工对象是图10、图11 所示燃气轮机叶片的缘板榫头转接R面4、缘板度面5、缘板叶型转接R面6和缘板 榫高面7，加工面一刀成型。所述铣刀的形状和构造如图1、图2、图3所示，由同 轴线的铣削刀头和刀柄1构成，为整体结构，由整体硬质合金材料K40UF制作。所 述铣削刀头，其前端为球面，后面与球面相接的部分为直径逐渐增大的锥形体，铣削 刀头体上绕铣刀轴线等角度对称分布有6条刃口型线为螺旋线的刀齿3，对称刀齿的 齿尖刃口对心，每条刀齿刃口上均匀分布有5个断屑槽，6条刀齿共有30个断屑槽， 且各条刀齿刃口上的断屑槽位于刃口回转型线的不同位置，各条刀齿刃口上的断屑槽 其位置依次相连呈螺旋形，在刀齿刃口型线回转重合轮廓线上呈均匀分布。断屑槽为 B型(图5)断屑槽，断屑槽直边γ1、γ2角度为30°，槽底R2为1mm，槽深H 为0.5mm，断削槽宽为2mm，断削槽在回转型线上的槽间距为3mm(图8)，间距 C1、C2、C3、C4、C5的距离相同。所述铣削刀头的前端R3球面与被加工叶片(图 11)缘板榫高面7与缘板叶型转接R面6，或与叶片(图10)下缘板度面5及缘板 榫头转接R面4相匹配，刀头刀刃高L大于零件缘板榫高面或缘板度面最大值，L 为115mm，有效断削槽型线轮廓为长度为92mm，其螺旋角α为35°。刀刃后角设 计成两个后角，第一后角β1为8°，第二后角β2为12°(见图4)，刃口型线回转 面与铣刀中心线的夹角δ为1.5°。所述刀柄1为圆柱形，直径42mm。该铣刀采用 强力柄由外向内压紧，适用于五轴数控加工中心使用，其叶片缘板榫高面或缘板度面 由五轴数控加工中心的主轴头左右摆动补偿满足，被加工零件余量不大于0.8mm，其 加工参数转速400至800r/min、进给速度为100至400mm/min，加工表面粗糙度达到 Ra 0.8以上。

本发明不限于上述实施例，例如，机匣类结构件等。

Claims (10)

1.一种用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，由同轴线的铣削刀头和刀柄(1)构成，其特征在于，铣削刀头的前端为球面，后面与球面相接的部分为直径逐渐增大的锥形体，铣削刀头体上绕铣刀轴线等角度分布有4～8条刃口型线为螺旋线的刀齿(2)，每条刀齿刃口上均匀分布有断屑槽(3)，且各条刀齿刃口上的断屑槽位于刃口回转型线的不同位置，刀齿的刃口型线回转面与被加工叶片缘板榫高面(7)和缘板叶型转接R面(6)的形状相匹配，或与被加工叶片缘板度面(5)和缘板榫头转接R面(4)的形状相匹配。

2.根据权利要求1所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，刀头体上绕中心线等角度分布有4、6或8条刃口型线为螺旋线的刀齿(2)，对称设置的两条刀齿，其齿尖刃口对心。

3.根据权利要求1所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，螺旋型线刃口的刀齿，其刃口型线的螺旋角α为15°～45°。

4.根据权利要求3所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，螺旋型线刃口的刀齿，其刃口型线的螺旋角α为25°～35°。

5.根据权利要求1至4之一所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，各条刀齿刃口上的断屑槽依次相连呈螺旋形。

6.根据权利要求5所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，各条刀齿刃口上的断屑槽在刀齿刃口型线回转重合轮廓线上呈均匀分布。

7.根据权利要求6所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，所述断屑槽的断面型线，由内凹R1圆弧和与内凹R1圆弧相切连接的两外凸R1圆弧构成，两外凸R1圆弧的另一端与刃口型线相切连接，圆弧R1不大于1.5mm，槽深H不大1.5mm。

8.根据权利要求6所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，所述断屑槽的的断面型线，由中间内凹圆弧R2和与内凹圆弧R2相切连接的两直线边构成，两直线边的另一端与刃口型线相连接，圆弧R2为0.5～1.0mm，两直线边与刃口型线的夹角γ1、γ2不大于30°，槽深H不大1.5mm。

9.根据权利要求1至4之一所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，刀齿刀刃设计有两个后角，形成刀刃的第一后角β1为6°～12°，作为刀齿主要后角的第二后角β2为10°～20°，且第二后角β2比第一后角β1大4°～8°。

10.根据权利要求1至4之一所述的用于加工叶片缘板面及转接面的精加工铣刀，其特征在于，铣削刀头前端球面R3由被加工叶片缘板叶型转接R面或缘板榫头转接R面(4)的尺寸确定，铣削刀齿的齿高L由被加工零件最大榫高面的宽度确定，刀头锥形部分的锥角为1°至10°。