CN109822141A - 用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片和粗铣刀片 - Google Patents

Abstract

用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片和粗铣刀片，涉及机械加工技术领域，为解决现有刀片的刀刃的使用率低，加工叶片的加工时间长，导致每只叶片的加工成本过高的问题，本发明提供了用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，刀片本体1相邻两个角位之间的角位固定端上均固定有一个角位，且刀片本体1上的所有角位均匀分布；还提供了用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片，包括刀片本体，还包括与刀片本体的角位结构相同的两个角位，两个角位分别固定连接于刀片本体的角位固定端，且刀片本体上的所有角位均匀分布；本发明用途为在数控铣床中加工叶片。

Description

用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片和粗铣刀片

技术领域

本发明涉及机械加工领域，更具体的说是机械加工中数控铣床的刀具技术。

背景技术

在机械加工中，刀具是很重要的一环，对于刀具的选择以及适合所用刀具的加工方式，加工程序等，都需要做出大量的假设，进行大量的实验。因此，有关于刀具适用条件的具体经验就显得尤为重要。在数控铣床刀具当中，镶嵌式刀具较为常见，刀头侧壁环形设有刀槽，刀槽一侧设有紧固件连接孔，硬质合金刀片上设有固定孔，螺钉连接端穿过硬质合金刀片伸入紧固件连接孔之中，加工时把硬质合金刀片镶嵌在刀头上，机床带动刀具转动，完成铣削。然而在加工一种汽轮机动叶片时，出现以下问题：它是高温合金材质，硬度大，加工余量大，对所选刀具型号大小，刀片硬度，以及加工方式都有极高要求，所需刀片较多，在国内外厂家中，刀片的可转角位大多为四角位，刀片磨损是可以转动角位继续完成加工。此类刀片在加工过程中，每个刀片的磨损面积大概占整个刀片的八分之一，但每一片刀片只能转动更换角位四次，因此，刀片的使用率极低，成本极高，极大的增加了企业的成本负担；

即现有刀片存在如下缺陷：

1.加工叶片的加工时间长，刀刃的使用率低；

2.每只刀片加工叶片的成本高。

发明内容

为解决现有刀片的刀刃的使用率低，加工叶片的加工时间长，导致每只叶片的加工成本过高的问题。

为解决上述问题，技术方案如下：

本发明提供了用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，刀片本体1相邻两个角位之间的角位固定端上均固定有一个角位，且刀片本体1上的所有角位均匀分布。

用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片，包括刀片本体1，还包括与刀片本体1的角位结构相同的两个角位，

两个角位分别固定连接于刀片本体1的角位固定端，

使得刀片本体1上的所有角位均匀分布。

本申请用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片和粗铣刀片具有以下优势：

1.通过把现有刀片的四角位优化为六角位或八角位，由于粗铣和精铣的吃刀量不同，将粗铣和精铣分开，原有四角位刀片使用过程中只有四个角位所在方向的刀刃得到使用，导致这四个角位的刀刃具有磨损，有效刀刃使用面积只占了刀片的1/2，而修改后的精铣八角位刀片和粗铣六角位刀片，在不改变固定刀片刀体的情况下，可使刀刃均得到有效使用，刀刃使用率提升至近100％，同时使用后的粗铣刀片和精铣刀片还可用来加工其它对精度要求低的产品，可以进行二次利用；

2.由于刀刃使用率提高，优化的每只精铣刀片的工作量相当于原两只刀片的工作量，且不需要更换刀片，直接改变角位即可，使得更换刀片的次数得到降低，提高了工作效率，故每只叶片的加工时间降低；最终从原加工一片粗铣叶片在使用16个刀片的情况下需要加工36小时，优化为在使用12个刀片的情况下需要加工22小时，降低了叶片的加工时间，在刀片减少至原耗刀个数2/3的情况下，工作效率提高了39％；

3.由于刀片的优化使得加工每只叶片所需的刀片个数减少，故每只叶片的加工成本大大降低。

附图说明

图1为用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为刀片本体的结构示意图；

图6为图5的左视图。

图中：1.刀片本体；1-1.角位；2.精铣刀片；3.粗铣刀片。

具体实施方式

应当理解到，尽管在下文中详细的说明了本发明的实施方式的示例性实现方案，但是所公开的组成可以使用当前已知或者尚未存在的任何其它合适的技术来实现。因此，本发明绝不应当仅限于在下文中描述的示例性实施方案，而是可以在随附权利要求及其等同方案的范围内进行适当修改。现在将参照附图更加完全地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可按照更多不同的形式实现，并且不应该被理解为限制于这里阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开变得彻底和完整，并将本发明的构思完全传递给本领域技术人员。

具体实施方式一、下面结合图1、2、5和6说明本实施方式，为解决现有刀片的刀刃的使用率低，加工叶片的加工时间长，导致每只叶片的加工成本过高的问题。

本实施方式提供了用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，包括刀片本体1，还包括与刀片本体1的角位结构相同的四个角位，

刀片本体1相邻两个角位之间的角位固定端上均固定有一个角位，且刀片本体1上的所有角位均匀分布；

精铣刀片2角位的径向形状均呈等腰梯形，

等腰梯形为用于加工汽轮机高温合金叶片的刀片的角位常用的结构形状，

工作原理：

刀片改造前刀片具有4个角位，角位的位置即具体连接关系的主视结构图如图5所示，左视图如图6所示，具有4个呈环状排列的角位，在工作过程中可以通过这4个角位将刀片旋转四次；

优化后的精铣刀片2增加了四个角位，结构图如图1和图2所示，增加的四个角位依次固定连接于刀片本体1的相邻两个角位之间，改造后共有八个角位，八个角位在同一平面上呈环形阵列均匀分布；

工作过程如下，

优化前，将四角位的刀片本体1固定于刀体上，刀体的定位销通过配合径向形状呈等腰梯形角位得以卡住刀片本体1，这样得以使得刀片本体1稳定且抗震，一个角位对应的刀刃使用完毕后，更换角位，进而改变刀刃的使用方向，而这种刀片在使用完毕后，由于四角位呈“十”字型分布，故刀刃的消耗也是呈十字型的对角消耗，刀刃消耗量约占刀刃总量的1/2，而刀刃消耗的两两处之间的还有完好的刀刃未被消耗，刀刃未消耗量约占刀刃总量的1/2，刀片即作废了，十分浪费；

优化后，将精铣刀片2的角位优化为8个，不改变原固定刀片的刀体，也可通过刀体的定位销通过配合角位得以卡住刀片，工作过程与上述相同，但优化后的角位呈“米”字型均匀分布，使得在加工叶片的过程中，刀刃的消耗量约占刀刃总量的100％，刀片的刀刃得到了合理的使用，使得刀片的使用率大大提高，且减少了中间的换刀的工序节省了时间，提高了工作效率，

同时优化后的精铣刀片2不仅可用于加工汽轮机高温合金叶片，也可用来加工其它叶片；加工完汽轮机高温合金叶片后的精铣刀片2还可用于加工其它普通产品，刀片得到再次利用，为企业大大节约了成本；

而且不仅可以在生产过程中直接生产这种八角位的精铣刀片2，也可将用过的四角位刀片回收，将四角位刀片的角位重新修改为八角位，刀片可以得到二次利用，降低了重新生产刀片的能源消耗；

本实施方式的效果：

因此通过对刀片角位由四角位优化为八角位，进而对叶片的工作过程及加工程序也进行了相应优化，改变走刀方式，减少空走刀时间，改变刀片吃刀量，使刀片运行更加合理，消耗更加充分。在工作过程中增加了加工硬质合金叶片时刀片的可转角位，结合实验效果和制作工艺的难度，使得刀片使用率提高了一倍，大大缩短了加工周期。

具体实施方式二、下面结合图1、2、5和6说明本实施方式，为解决现有刀片的刀刃的使用率低，加工叶片的加工时间长，导致每只叶片的加工成本过高的问题。

本实施方式提供了用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，包括刀片本体1，还包括与刀片本体1的角位结构相同的四个角位，

刀片本体1相邻两个角位之间的角位固定端上均固定有一个角位，且刀片本体1上的所有角位均匀分布；

精铣刀片2角位的径向形状均呈扇形，扇形的圆心角呈90°；

扇形角位即可满足旋转刀片的功能；

工作原理：

刀片改造前刀片具有4个角位，角位的位置即具体连接关系的主视结构图如图5所示，左视图如图6所示，具有4个呈环状排列的角位，在工作过程中可以通过这4个角位将刀片旋转四次；

优化后的精铣刀片2增加了四个角位，结构图如图1和图2所示，增加的四个角位依次固定连接于刀片本体1的相邻两个角位之间，改造后共有八个角位，八个角位在同一平面上呈环形阵列均匀分布；

工作过程如下，

优化前，将四角位的刀片本体1固定于刀体上，刀体的定位销通过配合径向形状为圆心角呈90°的扇形角位得以卡住刀片本体1，不同的刀体定位销用以配合不同形状的角位，不同的角位形状设计可以满足不同的使用需求，这样得以使得刀片本体1稳定且抗震，一个角位对应的刀刃使用完毕后，更换角位，进而改变刀刃的使用方向，而这种刀片在使用完毕后，由于四角位呈“十”字型分布，故刀刃的消耗也是呈十字型的对角消耗，刀刃消耗量约占刀刃总量的1/2，而刀刃消耗的两两处之间的还有完好的刀刃未被消耗，刀刃未消耗量约占刀刃总量的1/2，刀片即作废了，十分浪费；

优化后，将精铣刀片2的角位优化为8个，不改变原固定刀片的刀体，也可通过刀体的定位销通过配合角位得以卡住刀片，工作过程与上述相同，但优化后的角位呈“米”字型均匀分布，使得在加工叶片的过程中，刀刃的消耗量约占刀刃总量的100％，刀片的刀刃得到了合理的使用，使得刀片的使用率大大提高，且减少了中间的换刀的工序节省了时间，提高了工作效率，

同时优化后的精铣刀片2不仅可用于加工汽轮机高温合金叶片，也可用来加工其它叶片；加工完汽轮机高温合金叶片后的精铣刀片2还可用于加工其它普通产品，刀片得到再次利用，为企业大大节约了成本；

而且不仅可以在生产过程中直接生产这种八角位的精铣刀片2，也可将用过的四角位刀片回收，将四角位刀片的角位重新修改为八角位，刀片可以得到二次利用，降低了重新生产刀片的能源消耗；

本实施方式的效果：

因此通过对刀片角位由四角位优化为八角位，进而对叶片的工作过程及加工程序也进行了相应优化，改变走刀方式，减少空走刀时间，改变刀片吃刀量，使刀片运行更加合理，消耗更加充分。在工作过程中增加了加工硬质合金叶片时刀片的可转角位，结合实验效果和制作工艺的难度，使得刀片使用率提高了一倍，大大缩短了加工周期；

具体实施方式三、下面结合图3-6说明本实施方式，本发明用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片还包括与刀片本体1的角位结构相同的两个角位，

两个角位分别固定连接于刀片本体1的角位固定端，

且刀片本体1上的所有角位均匀分布；

粗铣刀片3角位的径向形状均呈等腰梯形；

工作原理：

通常加工高温合金叶片时分为粗铣加工和精铣加工，前几个实施方式主要阐述了精铣加工，一般粗铣加工时对加工精度和加工要求没有精铣加工精度高，通常加工粗铣工件是将原件由原材料进行粗加工，比较费刀，加工一片粗铣叶片刀片的切深和切宽约为0.7mm，较为费刀，若用精铣刀片2进行粗加工，一来粗铣工件不需要达到如此高的精度，二来精铣刀片2成本高，因此精铣刀片2用来加工粗铣工件实则大材小用，故粗铣工件就需要相应的粗铣刀片3进行粗铣加工；

刀片改造前刀片的四角位，角位的位置即具体连接关系的主视结构图如图5所示，左视图如图6所示，具有四个均匀呈环状排列的角位，在工作过程中可以通过这四个角位将刀片旋转四次，利用刀片加工叶片时，由于汽轮机叶片是高温合金特殊材质，材料硬度非常大，加工难度极大；

优化后的粗铣刀片3增加了两个角位，结构图如图3和图4所示，优化后的粗铣刀片3具有六个角位，六个角位在同一平面上呈环形阵列均匀分布；

工作过程如下，

优化前，将刀片本体1固定于刀体上，刀体的定位销通过配合径向形状呈等腰梯形的角位得以卡住刀片本体1，这样得以使得刀片本体1稳定且抗震，一个角位对应的刀刃使用完毕后，更换角位，进而改变刀刃的使用方向，而这种刀片在使用完毕后，由于四角位呈“十”字型分布，故刀刃的消耗也是呈十字型的对角消耗，刀刃消耗量约占刀刃总量的1/2，而刀刃消耗的两两处之间的还有完好的刀刃未被消耗，刀刃未消耗量约占刀刃总量的1/2，刀片即作废了，十分浪费；

通过多方面研究，用改造前的刀片加工一片粗铣叶片在使用16个刀片的情况下，需要耗时36小时；

优化后，粗铣刀片3的角位为6个，不改变原固定刀片的刀体，也可通过刀体的定位销通过配合角位得以卡住刀片，工作过程与上述相同，但优化后的角位呈“*”号型均匀分布，使得在加工叶片的过程中，刀刃的消耗量约占刀刃总量的100％，刀片的刀刃得到了合理的使用，使得刀片的使用率大大提高，且减少了中间的换刀的工序节省了时间，提高了工作效率；

优化后的粗铣刀片3用来加工粗铣汽轮机高温合金叶片较为合适，既节约了成本又把刀片的使用效率达到最大，最终达到物尽其用的效果；

优化后的粗铣刀片3不仅可用于加工汽轮机高温合金叶片，也可用来加工其它叶片；优化后的粗铣刀片3加工完汽轮机高温合金叶片后，还可用来加工普通叶片，刀片得到再次利用，为企业大大节约了成本；

而且不仅可以在生产过程中直接生产这种六角位的粗铣刀片3，也可将用过的四角位刀片回收，将四角位刀片的角位重新修改为六角位，刀片可以得到二次利用，降低了重新生产刀片的能源消耗。

刀片角位结构的优化，使得从原加工一片粗铣叶片在使用16个刀片的情况下需要加工36小时的情况下，优化为在使用12个刀片的情况下需要加工22小时，降低了加工时间，在刀片减少至原耗刀个数2/3的情况下，工作效率提高了39％；按每年加工3200叶片计算，仅粗铣刀片3就为企业降低了近160万的成本，使刀片的使用成本降低了三分之一；

本实施方式为粗铣刀片3提供了一种实施方式，而实施过程中对本结构稍作修改，且与本实施方式达到效果一致，在本实施方式上对结构进行修改添加都应落入本申请的保护范围。

具体实施方式四、下面结合图3-6说明本实施方式，本发明用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片还包括与刀片本体1的角位结构相同的两个角位，

两个角位分别固定连接于刀片本体1的角位固定端，

且刀片本体1上的所有角位均匀分布；

粗铣刀片3角位的径向形状均呈扇形，扇形的圆心角呈90°；

工作原理：

通常加工高温合金叶片时分为粗铣加工和精铣加工，前几个实施方式主要阐述了精铣加工，一般粗铣加工时对加工精度和加工要求没有精铣加工精度高，通常加工粗铣工件是将原件由原材料进行粗加工，比较费刀，加工一片粗铣叶片刀片的切深和切宽约为0.7mm，较为费刀，若用精铣刀片2进行粗加工，一来粗铣工件不需要达到如此高的精度，二来精铣刀片2成本高，因此精铣刀片2用来加工粗铣工件实则大材小用，故粗铣工件就需要相应的粗铣刀片3进行粗铣加工；

刀片改造前刀片的四角位，角位的位置即具体连接关系的主视结构图如图5所示，左视图如图6所示，具有四个均匀呈环状排列的角位，在工作过程中可以通过这四个角位将刀片旋转四次，利用刀片加工叶片时，由于汽轮机叶片是高温合金特殊材质，材料硬度非常大，加工难度极大；

优化后的粗铣刀片3增加了两个角位，结构图如图3和图4所示，优化后的粗铣刀片3具有六个角位，六个角位在同一平面上呈环形阵列均匀分布；

工作过程如下，

优化前，将刀片本体1固定于刀体上，刀体的定位销通过配合径向形状为圆心角呈90°的扇形的角位得以卡住刀片本体1，不同的刀体定位销用以配合不同形状的角位，不同的角位形状设计可以满足不同的使用需求，这样得以使得刀片本体1稳定且抗震，一个角位对应的刀刃使用完毕后，更换角位，进而改变刀刃的使用方向，而这种刀片在使用完毕后，由于四角位呈“十”字型分布，故刀刃的消耗也是呈十字型的对角消耗，刀刃消耗量约占刀刃总量的1/2，而刀刃消耗的两两处之间的还有完好的刀刃未被消耗，刀刃未消耗量约占刀刃总量的1/2，刀片即作废了，十分浪费；

通过多方面研究，用改造前的刀片加工一片粗铣叶片在使用16个刀片的情况下，需要耗时36小时；

优化后，粗铣刀片3的角位为6个，不改变原固定刀片的刀体，也可通过刀体的定位销通过配合角位得以卡住刀片，工作过程与上述相同，但优化后的角位呈“*”号型均匀分布，使得在加工叶片的过程中，刀刃的消耗量约占刀刃总量的100％，刀片的刀刃得到了合理的使用，使得刀片的使用率大大提高，且减少了中间的换刀的工序节省了时间，提高了工作效率；

优化后的粗铣刀片3用来加工粗铣汽轮机高温合金叶片较为合适，既节约了成本又把刀片的使用效率达到最大，最终达到物尽其用的效果；

优化后的粗铣刀片3不仅可用于加工汽轮机高温合金叶片，也可用来加工其它叶片；优化后的粗铣刀片3加工完汽轮机高温合金叶片后，还可用来加工普通叶片，刀片得到再次利用，为企业大大节约了成本；

而且不仅可以在生产过程中直接生产这种六角位的粗铣刀片3，也可将用过的四角位刀片回收，将四角位刀片的角位重新修改为六角位，刀片可以得到二次利用，降低了重新生产刀片的能源消耗。

刀片角位结构的优化，使得从原加工一片粗铣叶片在使用16个刀片的情况下需要加工36小时的情况下，优化为在使用12个刀片的情况下需要加工22小时，降低了加工时间，在刀片减少至原耗刀个数2/3的情况下，工作效率提高了39％；按每年加工3200叶片计算，仅粗铣刀片3就为企业降低了近160万的成本，使刀片的使用成本降低了三分之一；

本实施方式为粗铣刀片3提供了一种实施方式，而实施过程中对本结构稍作修改，且与本实施方式达到效果一致，在本实施方式上对结构进行修改添加都应落入本申请的保护范围。

本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等术语应做广义理解，例如：可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

同时虽然在附图和前面的描述中已经详细地说明和描述了本公开，但是这样的说明和描述应当被认为是说明性的和示意性的，而非限制性的；本公开不限于所公开的实施例，可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。通过演变附图、公开内容和所附的权利要求书，本领域技术人员在时间所要求的保护的主题时，能够理解和实现对于所公开的实施例的变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个，“多个”也并非如图中所示的固定个数，均可根据实际需求进行调整；

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，包括刀片本体(1)，其特征在于：

刀片本体(1)相邻两个角位之间的角位固定端上均固定有一个角位，且刀片本体(1)上的所有角位均匀分布。

2.根据权利要求1所述的用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，其特征在于：精铣刀片(2)角位的径向形状均呈等腰梯形。

3.根据权利要求1所述的用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，其特征在于：精铣刀片(2)角位的径向形状均呈扇形。

4.根据权利要求3所述的用于加工汽轮机高温合金叶片的精铣刀片，其特征在于：扇形的圆心角呈90°。

5.用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片，包括刀片本体(1)，其特征在于：还包括与刀片本体(1)的角位结构相同的两个角位，

两个角位分别固定连接于刀片本体(1)的角位固定端，

且刀片本体(1)上的所有角位均匀分布。

6.根据权利要求5所述的用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片，其特征在于：粗铣刀片(3)角位的径向形状均呈等腰梯形。

7.根据权利要求5所述的用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片，其特征在于：粗铣刀片(3)角位的径向形状均呈扇形。

8.根据权利要求7所述的用于加工汽轮机高温合金叶片的粗铣刀片，其特征在于：扇形的圆心角呈90°。