CN113714557B - 一种快换合金刀片拉刀及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种快换合金刀片拉刀及制造方法，包括拉刀躯座、标准刀片及梅花槽螺钉，所述拉刀躯座上表面沿长度方向加工有若干刀片槽，刀片槽由两个竖向面和一个水平面组成，其中一个竖向面和一个水平面为定位面，另一个竖向面为限位面，在水平的定位面上钻有螺钉孔，相邻两个刀片槽的限位面正对设置，所述刀片槽内通过梅花槽螺钉安装有标准刀片。本专利拉刀工装设计方法可广泛应用于各种于不锈钢、高温合金、钛合金等发动机轮盘榫槽的加工，不受零件材料与结构的限制。同时本发明结构简单可靠，互换程度高，制造周期短，拉刀躯座可重复使用；拉刀刀片为标准刀片，无需专门定制，可以解决拉刀制造周期、成本和快换问题。

Description

一种快换合金刀片拉刀及制造方法

技术领域

本发明属于拉刀制造及发动机轮盘榫槽加工技术，适用于航空发动机和燃气轮机轮盘榫槽粗加工技术领域，具体涉及一种快换合金刀片拉刀及制造方法，可显著提高发动机轮盘榫槽拉削效率。

背景技术

目前，盘环件的榫槽拉削通常采用高速工具钢材料拉刀进行加工。但随着盘类零件材料、结构的更新换代，零件硬度越来越高，结构越来越复杂，大型面、高精度、难加工材料已经成为发动机盘类零件发展趋势。现有高速工具钢材料及结构拉刀在拉削零件时磨损快，零件质量和拉削效率、使用寿命等方面越来越难以满足生产需求。公开资料均为镶齿式或钎焊结构合金拉刀，刀片定位压紧结构，复杂、不具有互换性、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快换合金刀片拉刀及制造方法，使用本结构的拉刀不受零件材料与结构限制，粗开槽拉削速度可达10m/min，零件加工效率可大幅提升，可以满足高硬难加工零件榫槽拉削要求。同时本发明结构简单可靠，互换程度高，制造周期短，拉刀躯座可重复使用；拉刀刀片为标准化刀片，无需专门定制，可以解决拉刀制造周期、成本和快换问题。

一种快换合金刀片拉刀，包括拉刀躯座、标准刀片及梅花槽螺钉，所述拉刀躯座上表面沿长度方向加工有若干刀片槽，刀片槽由两个竖向面和一个水平面组成，其中一个竖向面和一个水平面为定位面，另一个竖向面为限位面，在水平的定位面上钻有螺钉孔，相邻两个刀片槽的限位面正对设置，所述刀片槽内通过梅花槽螺钉安装有标准刀片。

一种快换合金刀片拉刀的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，按发动机盘零件榫槽设计图纸确定标准刀片规格，无需制造，不需要二次补加工；

步骤2，选择梅花槽螺钉，根据被加工零件榫槽受力大小选择M4、M5或M6尺寸，用于标准刀片与拉刀躯座的紧固相连接用；

步骤3，依据标准刀片确定拉刀躯座上人字形的刀片槽，每块刀片槽齿升量0.03～0.1mm，拉刀躯座长度控制在100～400mm；

步骤4，加工拉刀躯座；

步骤4.1，铣拉刀躯座外形，留余量0.5～0.6mm，并于拉刀躯座上的第一个刀片槽端做工艺球销，用于加工找正使用；

步骤4.2，热处理，保证硬度HRC40～45，拉刀躯座的竖向基准面与底面垂直度不大于0.2mm；

步骤4.3，半精磨基准面，留余量0.05mm，保证平行度公差不大于0.01mm，垂直度公差不大于0.005mm；

步骤4.4，粗铣拉刀躯座的刀片槽，按工艺球销找正，保证刀片槽无偏移；粗铣刀片槽的定位面及限位面，先铣一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，然后在铣另一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，留余量0.2～0.3mm；在定位面与限位面连接处钻空刀槽，保证定位面及限位面分离、清根；

步骤4.5，人工时效，去除加工应力；

步骤4.6，精磨基准面，保证平行度公差不大于0.005mm，垂直度公差不大于0.003mm；

步骤4.7，精铣拉刀躯座刀片槽，按工艺球销找正，保证刀片槽无偏移；精铣刀片槽的定位面及限位面，先铣一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，然后在铣另一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，至尺寸和位置符合设计要求；在定位面与限位面连接处钻空刀槽，保证定位面及限位面分离、清根；

步骤4.8，坐标镗床镗拉刀躯座上的螺纹底孔，位置度不大于0.05mm；

步骤4.9，攻丝；

步骤5，装配，将标准刀片与拉刀躯座，按设计图装配调整拉刀进刀量、对称度、前角、后角及刃倾角角度相关设计尺寸，单体快换合金刀片拉刀制作完成。

本发明的技术效果为：

1、本发明结构简单可靠，互换程度高，制造周期短，拉刀躯座可重复使用；拉刀刀片为标准刀片，无需专门定制，可以解决拉刀制造周期、成本和快换问题。

2、快换合金刀片拉刀可广泛应用于各种不锈钢、高温合金、钛合金等发动机轮盘榫槽的加工，不受零件材料与结构的限制。拉削速度可达10m/min，零件加工效率可大幅提升，可以满足高硬难加工零件榫槽拉削要求。单次拉削寿命是同类高速工具钢拉刀的5-10倍，总体使用寿命是同类高速工具钢拉刀的5倍以上。

附图说明

图1本发明一种快换合金刀片拉刀结构部分装配示意图；

图2本发明一种快换合金刀片拉刀的标准刀片示意图；

图3本发明一种快换合金刀片拉刀的梅花槽螺钉示意图；

图4本发明一种快换合金刀片拉刀结构整体装配示意图；

1-拉刀躯座，2-标准刀片，3-梅花槽螺钉，4-定位面，5-限位面，6-刀片槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图4所示，一种快换合金刀片拉刀包括拉刀躯座1、标准刀片2及梅花槽螺钉3，所述拉刀躯座1上表面沿长度方向加工有若干刀片槽6，刀片槽6由两个竖向面和一个水平面组成，其中一个竖向面和一个水平面为定位面4，另一个竖向面为限位面5，在水平的定位面4上钻有螺钉孔，相邻两个刀片槽6的限位面5正对设置，所述刀片槽6内通过梅花槽螺钉3安装有标准刀片2。

一种快换合金刀片拉刀的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，按发动机盘零件榫槽设计图纸确定标准刀片2规格，选择四角可转位标准刀片2，标准刀片2上有60°安装面，用于安装梅花槽螺钉3，无需制造，不需要二次补加工；

步骤2，选择梅花槽螺钉3，根据被加工零件榫槽受力大小选择M4、M5或M6尺寸，用于标准刀片2与拉刀躯座1的紧固相连接用，梅花键螺钉60°面为标准刀片2连接定位面4，防止标准刀片2松动位移、齿升量变化；

步骤3，依据标准刀片2确定拉刀躯座1上刀片槽6尺寸，设计定位面4和限位面5位置关系，形成刀具前角、后角，依次在拉刀躯座1上形成若干个刀片槽6，呈人字形刀齿排列，每块刀片槽6齿升量0.03～0.1mm，刀片槽6选择偶数组为单位，拉刀躯座1长度控制在100～400mm；

步骤4，加工拉刀躯座1，拉刀躯座1采用H13锻件，碳化物偏析不大于3级；

步骤4.1，通过五轴加工中心铣拉刀躯座1外形，留余量0.5～0.6mm，并于拉刀躯座1的第一个刀片槽6端做工艺球销，用于加工找正使用；

步骤4.2，热处理，拉刀躯座掉挂，预热至790℃±15℃，通过高温盐浴炉加热至1000℃±6℃或通过炉控气氛加热至1010℃±6℃，保温5～15min后空冷，550℃±6℃回火处理，保证硬度HRC40～45；在400～450℃用液压压力机热校正，保证拉刀躯座1的两个竖向基准面与底面垂直度不大于0.2mm；

步骤4.3，通过精密平面磨床半精磨基准面，留余量0.05mm，保证平行度公差不大于0.01mm，垂直度公差不大于0.005mm；

步骤4.4，通过五轴加工中心粗铣拉刀躯座1的刀片槽6，按工艺球销找正，保证刀片槽6无偏移；粗铣刀片槽6的定位面4及限位面5，先铣一侧同一方向上的刀片槽6的定位面4及限位面5，然后在铣另一侧同一方向上的刀片槽6的定位面4及限位面5，留余量0.2～0.3mm；全过程以工艺球销为程序工艺基准保证左右刀磨基准面，留余量0.05mm，保证基准面的平行度公差不大于0.01mm，垂直度公差不大于0.005mm；在定位面4与限位面5连接处钻φ3空刀槽，保证定位面4及限位面5分离、清根；

步骤4.5，人工时效，将粗铣后的拉刀躯座1放入电热电炉内，加热至400～450℃，随炉冷却至室温，去除加工应力；

步骤4.6，通过精密平面磨床精磨基准面，保证平行度公差不大于0.005mm，垂直度公差不大于0.003mm；

步骤4.7，通过五轴加工中心精铣拉刀躯座1刀片槽6，按工艺球销找正，保证刀片槽6无偏移；精铣刀片槽6的定位面4及限位面5，先铣一侧同一方向上的刀片槽6的定位面4及限位面5，然后在铣另一侧同一方向上的刀片槽6的定位面4及限位面5，至尺寸和位置符合设计要求；在定位面4与限位面5连接处钻空刀槽，保证定位面4及限位面5分离、清根；

步骤4.8，采用坐标镗床在拉刀躯座1的水平定位面4上加工螺纹底孔，位置度不大于0.05mm；

步骤4.9，采用丝锥对步骤4.8中的螺纹底孔完成螺牙加工；

步骤5，装配，将标准刀片2与拉刀躯座1，按设计图装配调整拉刀进刀量、对称度、前角、后角及刃倾角角度相关设计尺寸，单体快换合金刀片拉刀制作完成。

Claims (1)

1.一种快换合金刀片拉刀的制作方法，其中快换合金刀片拉刀包括拉刀躯座、标准刀片及梅花槽螺钉，所述拉刀躯座上表面沿长度方向加工有若干刀片槽，刀片槽由两个竖向面和一个水平面组成，其中一个竖向面和一个水平面为定位面，另一个竖向面为限位面，在水平的定位面上钻有螺钉孔，相邻两个刀片槽的限位面正对设置，所述刀片槽内通过梅花槽螺钉安装有标准刀片，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按发动机盘零件榫槽设计图纸确定标准刀片规格；

步骤2，选择梅花槽螺钉，根据被加工零件榫槽受力大小选择M4、M5或M6尺寸，用于标准刀片与拉刀躯座的紧固相连接用；

步骤3，依据标准刀片确定拉刀躯座上人字形的刀片槽，每块刀片槽齿升量0.03~0.1mm，拉刀躯座长度控制在100~400mm；

步骤4，加工拉刀躯座；

步骤4.1，铣拉刀躯座外形，留余量0.5~0.6mm，并于拉刀躯座上的第一个刀片槽端做工艺球销，用于加工找正使用；

步骤4.2，热处理，保证硬度HRC40~45，拉刀躯座的竖向基准面与底面垂直度不大于0.2mm；

步骤4.3，半精磨基准面，保证平行度公差不大于0.01mm，垂直度公差不大于0.005mm；

步骤4.4，粗铣拉刀躯座的刀片槽，按工艺球销找正，保证刀片槽无偏移；粗铣刀片槽的定位面及限位面，先铣一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，然后再铣另一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，留余量0.2~0.3mm；在定位面与限位面连接处钻空刀槽，保证定位面及限位面分离、清根；

步骤4.5，人工时效，去除加工应力；

步骤4.6，精磨基准面，保证平行度公差不大于0.005mm，垂直度公差不大于0.003mm；

步骤4.7，精铣拉刀躯座刀片槽，按工艺球销找正，保证刀片槽无偏移；精铣刀片槽的定位面及限位面，先铣一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，然后再铣另一侧同一方向上的刀片槽的定位面及限位面，至尺寸和位置符合设计要求；在定位面与限位面连接处钻空刀槽，保证定位面及限位面分离、清根；

步骤4.8，坐标镗床镗拉刀躯座上的螺纹底孔，位置度不大于0.05mm；

步骤4.9，攻丝；

步骤5，装配，将标准刀片与拉刀躯座，按设计图装配调整拉刀进刀量、对称度、前角、后角及刃倾角角度相关设计尺寸，单体快换合金刀片拉刀制作完成。

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