CN112404574A - 一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，包括刀体，所述刀体从左到右沿长度方向均匀设置有若干刀片槽，所述刀片槽内设置有刀片，所述刀片包括前压紧面、下压紧面，后压紧面，所述刀片槽包括有与刀片前压紧面配合的前定位面，与下压紧面配合的下定位面，与后压紧面配合的后定位面，所述前定位面和下定位面之间设置有应力槽；任一所述刀片槽左侧设置有螺钉孔，所述螺钉孔开孔端设置有受力锥面，螺钉孔内设置锥形螺钉；所述螺钉孔与刀片槽、应力槽之间形成压板。能够满足燃气轮机窄槽高效拉削需求。

Description

一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及应用于燃气轮机高温合金轮盘窄槽高效拉削，尤其是槽宽W不大于6mm，也可用于类似工况条件的拉削。

背景技术

随着科学技术不断发展进步，以及国家对燃气轮机发展战略规划和清洁能源发展需求，燃气轮机技术参数不断提高，其透平轮盘作为关键高温部件，为了适应高参数需求，已经使用整体高温合金材料制造。为实现高效、高质量加工，通常采用拉削方式对轮盘槽进行加工。但因材料为高温合金，高速钢拉刀以及无法满足拉削效率需求，于是进行拉硬质合金刀片式拉刀研制。宽槽使用硬质合金刀片式拉刀，刀片安装、压紧、刀体制造相对可靠。但轮盘底部槽不仅槽相对较深，且有宽度不超过6mm的槽加工，对此类槽拉削，使用硬质合金刀片式拉刀，刀体强度难以满足要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，以满足燃气轮机窄槽高效拉削需求。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，包括刀体，所述刀体从左到右沿长度方向均匀设置有若干刀片槽，所述刀片槽内设置有刀片，所述刀片包括前压紧面、下压紧面，后压紧面，所述刀片槽包括有与刀片前压紧面配合的前定位面，与下压紧面配合的下定位面，与后压紧面配合的后定位面，所述前定位面和下定位面之间设置有应力槽；任一所述刀片槽左侧设置有螺钉孔，所述螺钉孔开孔端设置有受力锥面，螺钉孔内设置锥形螺钉；所述螺钉孔与刀片槽、应力槽之间形成压板。

优选的，所述压板包括压紧刀片面，所述压紧刀片面为刀片槽的前定位面，未压紧状态下，所述压紧刀片面与刀片的前压紧面的间隙小于等于0.01mm；压紧后，所述压紧刀片面(81)与刀片的前压紧面(31)的间隙为0mm。

优选的，未压紧状态下，所述压紧刀片面与刀片的前压紧面的二面角夹角小于等于1°，压紧后，所述压紧刀片面(81)与刀片的前压紧面(31)的二面角夹角为0。

优选的，未压紧状态下，所述受力锥面的夹角比锥形螺钉顶部锥面夹角小2-3°，压紧后，所述受力锥面(7)的夹角与所述锥形螺钉(2)的顶部锥面夹角相等。

优选的，所述锥形螺钉与压板的受力点到应力槽中心的垂直距离为H1，所述锥形螺钉与压板的受力点到压板与刀片的受力点的垂直距离为H2；H1/H2的值大于等于1.5。

优选的，所述压板最小厚度L1为3-4mm。

优选的，刀体长度为300mm。

优选的，所述刀体上从左到右按需求在不同空间位置上依次设置有10个刀片槽，任一个刀片槽内安装有1个刀片。

优选的，所述刀片采用硬质合金材质。

本发明的燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，硬质合金刀片安装到刀体上的刀片槽内，在锥形螺钉未压紧状态下，刀片可自由装拆。刀片安装好后，通过将锥形螺钉向下拧，锥形螺钉向与刀体一体成型的压板施加压力，压板产生弹性变形，从而压紧处于刀片槽内的刀片。本发明通过设置在刀片槽内设置应力槽，且应力槽，刀片槽和螺钉孔之间形成压板，且螺钉孔顶部为受力锥面，从而实现压板与刀体一体成型，不需要另设置压板，因此可以形成槽宽W可小于6mm的窄槽拉刀。且刀片可实现自由装拆，因此，当刀片损坏或磨损时，可直接替换刀片，刀体重复使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图3中Ⅰ的放大图；

图5是图3中A-A截面图；

图6是图5中Ⅱ的刀片未压紧状态的结构示意图；

图7是图5中Ⅱ的刀片压紧状态的结构示意图；

图8是图5中Ⅱ的刀片压紧状态的受力分析示意图；

其中，附图标记对应的名称为：

1-刀体，2-锥形螺钉，3-刀片，31-前压紧面，32-下压紧面，33-后压紧面，4-刀片槽，41-前定位面，42-下定位面，43-后定位面，5-应力槽，6-螺钉孔，7-受力锥面，8-压板，81-压紧刀片面，82-螺钉压紧压板面。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，如图1-8所示，包括刀体1，所述刀体1从左到右沿长度方向均匀设置有若干刀片槽4，所述刀片槽4内设置有刀片3，所述刀片3包括前压紧面31、下压紧面32，后压紧面33，如图6所示，所述刀片槽4包括有与刀片前压紧面31配合的前定位面41，与下压紧面32配合的下定位面42，与后压紧面33配合的后定位面43，所述前定位面41和下定位面42之间设置有应力槽5；任一所述刀片槽4左侧设置有螺钉孔6，所述螺钉孔6开孔端设置有受力锥面7，如图4所示，螺钉孔6内设置锥形螺钉2；所述螺钉孔6与刀片槽4、应力槽5之间形成压板8。

本发明提供了一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，如图1-8所示包括刀体1，所述刀体1从左到右沿长度方向均匀设置有若干刀片槽4，用于放置刀片3，所述刀片3包括置于两个侧面的前压紧面31和后压紧面33，以及置于刀片3底部的下压紧面32，通过与刀片槽4内的前定位面41、后定位面43和下定位面42配合，其中，刀片前压紧面31配合前定位面41，下压紧面32配合下定位面42，后压紧面33配合后定位面43，实现精准确定刀片3在刀片槽4内的位置，此外，刀片3顶部还设置有用于切削的刃口；与此同时，本发明的任一项所述刀片槽4内的所述前定位面41和下定位面42之间设置有应力槽5；任一所述刀片槽5左侧设置有螺钉孔6，所述螺钉孔6开孔端设置有受力锥面7，螺钉孔6内设置锥形螺钉2；所述螺钉孔6与刀片槽4、应力槽5之间形成压板8。因此，当螺钉孔6内的锥形螺钉2向下拧时，锥形螺钉2向受力锥面7施加压力，而受力锥面7的一部分为压板的螺钉压紧压板面82，因此，压板8产生弹性变形，从而压紧处于刀片槽4内的刀片3，从而实现对刀片3的紧固安装。本发明的刀片3采用刀体1上压板8与锥形螺钉2复合压紧在刀体1上，压板8与刀体1为一整体，可以形成槽宽W可小于6mm的窄槽拉刀，能够满足燃气轮机窄槽高效拉削需求。且该窄槽拉刀设计合理，在刀片3在未压紧状态下，可实现自由装拆，当刀片3使用磨损后，可直接更换相同规格的新刀片继续使用，刀体1可重复多次使用。

实施例2

基于上述实施例1，如图6所示，所述压板8包括压紧刀片面81，所述压紧刀片面81为刀片槽4的前定位面41，所述压紧刀片面81与刀片的前压紧面31的间隙小于等于0.01mm；压紧后，所述压紧刀片面81与刀片的前压紧面31的间隙为0mm。在本实施例中，所述压板8包括压紧刀片面81，压板8与刀体1为一整体，所述压紧刀片面81为刀片槽4的前定位面41，未压紧时，压紧刀片面81与刀片3的前压紧面31的间隙小于等于0.01mm，在未压紧时，两者之间有小间隙使得刀片安装容易，但是当间隙控制在0.01mm以内，能保证此量在压板8弹性变形量范围内，同时也能保证压板8压紧刀片3后，拉刀成型槽宽W尺寸精度不受影响。

实施例3

基于上述实施例2，如图6-7所示，所述压紧刀片面81与刀片3的前压紧面31的二面角夹角α小于等于1°；压紧后，所述压紧刀片面81与刀片的前压紧面31的二面角夹角为0。在本实施例中，未压紧时，压紧刀片面81与刀片3的前压紧面31的二面角夹角α小于等于1°，随着锥形螺钉2拧紧的过程中，压板8受力产生弹性变形，压紧刀片面81与刀片3的前压紧面31的二面夹角α逐渐减小，当刀片3压紧时，α趋于0°，如图7所示，实现压板对刀片3的紧固安装。

实施例4

基于上述实施例3，如图6-7所示，所述受力锥面7的夹角比锥形螺钉2的顶部锥面夹角小2-3°；压紧后，所述受力锥面7的夹角与所述锥形螺钉2的顶部锥面夹角相等。在发明中，压板8包括两个压紧面，其中一个为螺钉压紧压板面82，该螺钉压紧压板面82为受力锥面7的一部分，而锥形螺钉2的顶部锥面夹角为θ，在未压紧时，本实施例中，对应受力锥面7夹角比锥形螺钉2的顶部锥面夹角小2-3°，如图6所示；因此，当锥形螺钉2向下拧紧时，受力锥面7在压紧过程中逐渐增大，刀片3压紧后，受力锥面7的夹角将会趋于θ，而螺钉压紧压板面82为受力锥面7的一部分，因此锥形螺钉压2上压板8直至压紧刀片3，压板8产生弹性变形，如图7。此外，根据实施例3中，压板8还包括另一个面为压紧刀片的面，为压紧刀片面81，未压紧时，压紧刀片面81与刀片3的前压紧面31的二面角夹角α小于等于1°，如图6所示，随着锥形螺钉2拧紧过程中，压紧刀片面81与刀片压紧面31夹角α逐渐减小，刀片3压紧时α趋于0°，如图7所示。通过压板8上这两个压紧面的角度设置，使相应压紧面增大，压紧更可靠，压紧刀片精度更高。

实施例5

基于上述实施例1-4任一项，如图8所示，所述锥形螺钉2与压板8的受力点到应力槽5中心的垂直距离为H1，所述锥形螺钉2与压板8的受力点到压板8与刀片3的受力点的垂直距离为H2；H1/H2的值大于等于1.5。在本实施例中，具体阐述了应力槽5的结构尺寸，通过锥形螺钉2与压板8的受力点到应力槽5中心的垂直距离为H1，锥形螺钉2与压板8的受力点到压板8与刀片3的受力点的垂直距离为H2，限定H1/H2的值大于等于1.5。在本发明中压紧刀片的压板8与刀体1为一整体，通过锥形螺钉2向压板8施加压紧力F1，压板8产生弹性变形，给刀片3施加压紧力F2，达到压紧刀片3的目的。为了使压板8弹性变形小，但压紧力F2足够压紧刀片3，图3中的应力槽5的结构尺寸H1/H2应不小于1.5，若H1/H2值过小，就需增大F1值和压板8变形量达到满足F2大小需求，这样容易损伤压板8和螺钉孔6中的螺纹。

实施例6

基于上述实施例5，如图8所示，所述压板8最小厚度L1为3-4mm。在本实施例中，限定了压板8的最小厚度为3-4mm，压板8的最小厚度图从中可以看出，为应力槽5切线到压板8平面的水平距离；由于刀体1空间尺寸限制，L1不能设置过大，且L1对压紧力F1有直接影响，当L1大于4mm时，锥形螺钉2压紧压板8的F1就会增大，为获得大的F1，需增大压紧锥形螺钉2与刀体1上螺纹摩擦力，容易使螺纹损伤，或压不紧刀片3。L1若小于3mm时，压板8容易折断，减低刀体1使用寿命。

实施例7

基于上述实施例1-4或6，刀体1长度为300mm。在本实施例中，阐述了刀体1的长度为300mm，但不局限于上述尺寸，可以根据实际需要设置刀体1长度。

实施例8

基于上述实施例1，如图1，3所述刀体1上从左到右按需求在不同空间位置上依次设置有10个刀片槽4，任一个刀片槽4内安装有一个刀片3。在本实施例中，阐述了刀体1上的刀片槽4的数量，可基于实施例7的刀体1长度，刀体1上从左到右均匀设置有10个刀片槽4，但不局限于上述刀片槽4个数，可根据实际情况，设置刀片槽4的数量。

实施例9

基于上述实施例7，所述刀片3采用硬质合金材质。在本实施例中，阐述了刀片3材质为硬质合金材质，能够加工球墨铸铁工件、高温合金工件等材料的切削。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，包括刀体(1)，所述刀体(1)从左到右沿长度方向均匀设置有若干刀片槽(4)，所述刀片槽(4)内设置有刀片(3)，其特征在于，所述刀片(3)包括前压紧面(31)、下压紧面(32)，后压紧面(33)，所述刀片槽(4)包括有与刀片(3)前压紧面(31)配合的前定位面(41)，与下压紧面(32)配合的下定位面(42)，与后压紧面(33)配合的后定位面(43)，所述前定位面(41)和下定位面(42)之间设置有应力槽(5)；任一所述刀片槽(4)左侧设置有螺钉孔(6)，所述螺钉孔(6)开孔端设置有受力锥面(7)，螺钉孔(6)内设置锥形螺钉(2)；所述螺钉孔(6)与刀片槽(4)、应力槽(5)之间形成压板(8)。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，所述压板(8)包括压紧刀片面(81)，所述压紧刀片面(81)为刀片槽(4)的前定位面(41)；未压紧状态下，所述压紧刀片面(81)与刀片的前压紧面(31)的间隙小于等于0.01mm；压紧后，所述压紧刀片面(81)与刀片的前压紧面(31)的间隙为0mm。

3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，未压紧状态下，所述压紧刀片面(81)与刀片的前压紧面(31)的二面角夹角小于等于1°；压紧后，所述压紧刀片面(81)与刀片的前压紧面(31)的二面角夹角为0。

4.根据权利要求3所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，未压紧状态下，所述受力锥面(7)的夹角比所述锥形螺钉(2)的顶部锥面夹角小2-3°；压紧后，所述受力锥面(7)的夹角与所述锥形螺钉(2)的顶部锥面夹角相等。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，所述锥形螺钉(2)与压板(8)的受力点到应力槽(5)中心的垂直距离为H1，所述锥形螺钉(2)与压板(8)的受力点到压板(8)与刀片(3)的受力点的垂直距离为H2；H1/H2的值大于等于1.5。

6.根据权利要求5所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，所述压板(8)最小厚度L1为3-4mm。

7.根据权利要求1-4或6任一项所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，刀体(1)长度为300mm。

8.根据权利要求7所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，所述刀体上从左到右按需求在不同空间位置上依次设置有10个刀片槽(4)，任一个刀片槽(4)内安装有一个刀片(3)。

9.根据权利要求1所述的一种燃气轮机轮盘拉削用窄槽拉刀，其特征在于，所述刀片(3)采用硬质合金材质。

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