廢輪槽精銑刀改制半精銑刀的技術(shù)研究

魏崇巍

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

1 引言

輪槽銑刀是加工汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽的專用成型刀具，為了保證輪槽加工精度及余量分配，每個(gè)轉(zhuǎn)子輪槽由粗銑刀、半精銑刀（一把或兩把）、精銑刀來完成加工。此類成型銑刀十分昂貴，每把刀具價(jià)格約6000元，通常，一把精銑刀磨損0.15mm就必須報(bào)廢，浪費(fèi)很大。

2 改制的目的

通過認(rèn)真分析、研究磨損報(bào)廢的輪槽精銑刀，在保證輪槽半精銑刀制造精度前提下，采用最佳的工藝方案、優(yōu)化其幾何參數(shù)，再對該刀具進(jìn)行表面處理（涂層技術(shù)），使其達(dá)到外購新刀具的切削性能及使用壽命，從而降低刀具費(fèi)用。

3 改制刀具結(jié)構(gòu)分析

3.1 加工余量的確定

圖1 精銑刀輪廓與半精銑刀輪廓對比（余量圖）

輪槽半精銑刀是精度要求較高的刀具（型線輪廓精度0.02mm 以內(nèi)），所以對每個(gè)待改制的輪槽精銑刀都要經(jīng)過探傷檢測，挑選出未達(dá)到疲勞極限、滿足改制要求的輪槽精銑刀。之后在放大儀上檢驗(yàn)，以確定其有足夠的余量可進(jìn)行修磨。要求待改制精銑刀的外形輪廓尺寸（單面）必須大于標(biāo)準(zhǔn)輪槽半精銑刀輪廓0.2mm，即型線輪廓單面加工余量要在0.15mm以上。如圖1所示，型線Ⅰ與型線Ⅱ之間的余量大于0.15mm，以保證改制后半精銑刀的外形輪廓尺寸精度要求。

3.2 輪槽精銑刀外圓及螺紋的改制方案

輪槽精銑刀的定位外圓D1比半精銑刀的定位外圓D2大很多，為了保證刀具制造質(zhì)量，避免在大余量加工中出現(xiàn)刀具退火現(xiàn)象，采用的改制加工工藝方案如下：先利用數(shù)控線切割機(jī)床切割D1外圓及精銑刀螺紋部分 T，留0.3mm磨削余量，再運(yùn)用外圓磨床磨至D2要求尺寸，如圖2所示。

圖2 輪槽精銑刀外圓及螺紋的改制

3.3 改制的輪槽半精銑刀采用最佳的幾何參數(shù)及分屑槽型

（1）改制的輪槽半精銑刀選用0°圓周齒前角，粗糙度Ra0.8以上。

（2）利用五軸數(shù)控磨床，將輪槽精銑刀的輪廓型線Ⅰ加工為輪槽半精銑刀型線Ⅱ，如圖1所示。選用鏟齒后角，鏟磨量K=3mm。

（3）在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽加工中，半精銑刀的切削量最大，為了減小切削力，提高刀具耐用度，將改制的半精銑刀加工為鏟齒波刃型分屑槽型后角。波刃選用圓弧形，如圖3所示。波刃的槽深h=0.2～0.3mm，如圖4所示。波刃的分屑槽寬度T=1～2mm。銑刀各齒選用交錯(cuò)波刃槽型，保證四條切削刃分屑互補(bǔ)，波刃的波長及波深均勻，以滿足刀具各齒切削余量分配均勻，提高刀具使用壽命。

3.4 輪槽精銑刀端齒的改制

為了保證輪槽半精銑刀的切削加工精度，改制的半精銑刀端齒采用兩長齒在中心相連，兩短齒不過中心。為了端齒排屑順暢，端面選用碟形，碟形角為 3°，端齒第一后角 6°，第二后角 12°，如圖5所示。

3.5 表面處理技術(shù)應(yīng)用

輪槽半精銑刀改制加工完成后，經(jīng)對比試驗(yàn)，最后選用使用效果最佳的TiAlN涂層，大大提高了該刀具使用壽命。

圖3 圓弧形波刃

圖4 波刃的槽深及寬度

圖5 端齒的碟形角及端齒前角

4 改制后效果

改制的輪槽半精銑刀在實(shí)際切削加工中，切削平穩(wěn)，排屑順暢，切削性能及刀具使用壽命均等同于外購新輪槽半精銑刀。此銑刀現(xiàn)已投入我公司三分廠使用，可為公司節(jié)省大量費(fèi)用。