一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法
2023-05-18 11:30:26
專利名稱：一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬切削刀具的修磨方法，具體涉及一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，屬於機械切削加工製造技術領域。
背景技術：
重型燃氣輪機製造技術作為世界上最先進、最複雜的機械製造技術，已經成為衡量我國能源行業製造能力的重要標誌。燃氣輪機轉子工作溫度高，轉子鍛件體積大，高速旋轉時需承受較大的離心力及附加應力，這就要求轉子材料具有良好的高溫抗拉強度、較好的塑性、高的蠕變強度、較低的韌脆性轉變溫度等性能。因此轉子輪盤的材料屬於難加工材料，拉削過程中切削力大、切削溫度高、切削毛刺和切削振動等會加劇拉削刀具的磨損，拉刀的齒尖部分由於應力集中的作用更容易出現崩刃。國內目前用於重型燃機轉子輪盤榫槽加工的大規格尺寸拉刀主要依賴於進口且修磨費用昂貴。近年來，我國對拉刀修磨技術與裝備開展了廣泛研究，公開號為CN201519895U的中國實用新型專利提出了一種圓形拉刀數控刃磨專用工具機，不僅可避免拉刀在刃磨時彎曲，而且可由數控系統控制修整砂輪徑向進給尺寸，有效地保證拉刀齒距及形狀的一致性，從而提高內花鍵及圓拉刀的使用壽命；公開號為CN201304590的中國實用新型專利提出了一種拉刀磨具，其結構簡單、操作方便容易，大大降低了使用成本，節省了修磨時間；公開號為CN201128108的中國實用新型專利提出了一種用於修整複雜型面拉刀修整砂輪的金剛石成形滾輪，縮短了複雜型面拉刀砂輪型面的修整周期，提高了工作效率，降低了加工成本；公開號為CN202622482U的中國實用新型專利提出了一種刃磨錐度花鍵拉刀的加工裝置；公開號為CN202192505U和CN202240728U的中國實用新型專利分別提出了一種花鍵拉刀自動刃磨工具機和鍵槽拉刀的自動刃磨工具機。所有上述專利只是給出了用於拉刀的修磨工具機或工裝夾具，但並未給出不同拉刀的具體修磨方法。傳統的拉刀修磨方法有兩種:其一是刃口前刀面修磨法；其二是完全磨去崩刃齒，後續刀齒均攤崩刃齒齒升量的修磨方法；然而這兩種修磨方法對刀具損耗大，減少了刀具的可重磨次數，降低了使用壽命，使刀具的使用成本急劇上升。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對傳統的拉刀修磨技術的不足，提供一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，在不改變拉刀原有整體包絡線型的條件下，達到修磨餘量小且刃磨均勻的效果，提高拉刀修磨效率，增加刀具的可刃磨次數，且經修磨後的拉刀工
作穩定可靠。本發明解決其技術問題所採取的技術方案如下:一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，其特徵在於:將磁力工作檯偏轉一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域，後續刀齒按照該崩刃刀齒修磨後的形狀進行修磨且修磨餘量逐漸遞減，保留修磨拉刀最末三個後續刀齒不修磨以保證拉刀型線，從而改變修磨拉刀刀齒的局部包絡線以實現無側刃粗拉刀刀齒崩刃的高效修磨。所述方法包括如下步驟:I)對修磨拉刀表面進行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和雜質；2)用千分尺測量崩刃刀齒齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L和最大深度D ;3)把修磨拉刀臥放在工具機的磁力工作檯上，齒尖崩刃區域朝上，修磨拉刀的側面緊靠水平的磁力工作檯，修磨拉刀的底部通過墊塊和用螺栓固定在磁力工作檯上的擋塊共同實現定位，用千分表沿修磨拉刀的刃口寬度方向進行測量，保證跳動量小於2絲，然後打開磁力工作檯的磁力開關，依靠磁力對修磨拉刀進行夾緊；4)磁力工作檯翻轉60度，修整砂輪偏轉一等於修磨拉刀刀齒的后角的角度，使修磨過程不改變修磨拉刀刀齒的后角；5)修整砂輪移動至崩刃刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪，先徑向進給且徑向進給量為所述齒尖崩刃區域的最大深度D，再軸向進給且軸向進給量為所述齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L，完成崩刃刀齒的修磨，修整砂輪迴坐標原點並停車；6)修整砂輪移動至崩刃刀齒後面的第一個後續刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪，先徑向進給且徑向進給量為0.9D，再軸向進給且軸向進給量為0.9L，保證相鄰兩修磨齒高度差，完成該第一個後續刀齒的修磨，修整砂輪迴坐標原點並停車；7)修整砂輪移動至崩刃齒後面的第二個後續刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪，先徑向進給且徑向進給量為0.8D，再軸向進給且軸向進給量為0.8L，保證相鄰兩修磨齒高度差，完成該第二個後續刀齒的修磨，修整砂輪迴坐標原點並停車；8)反覆循環進行步驟6)和步驟7)，每次循環徑向進給量減少0.1D，軸向進給量減少0.1L，且保證相鄰兩修磨齒高度差，直至刃磨10個後續刀齒後修磨結束，若後續刀齒的數量不足10個，則保留最末三個後續刀齒不修磨，以保證拉刀整體型線不改變。所述步驟I)中，修磨拉刀刀齒的前角小於25度，后角為2-8度，齒間距為20_40毫米，齒厚為10-15毫米，齒高為10-15毫米，卷屑槽半徑為2.5-5毫米。所述步驟3)中，修磨拉刀的刀齒部分伸出磁力工作檯邊緣至少100毫米以防止幹涉。所述修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域的長度不超過刀齒寬度的5%，最大深度不超過齒高的3%。相比傳統的前刀面修磨法以及完全磨去該崩刃齒後續刀齒均攤崩刃齒齒升量的修磨法，本發明具有如下優點:1、所述的方法不改變拉刀原有的整體包絡線型。2、增加了刀具的可刃磨次數，延長了刀具使用壽命，大幅降低了生產成本。3、修磨餘量小且刃磨均勻，能夠有效地減少各個修磨刀齒修磨後受到的衝擊與振動，且經修磨後的拉刀工作穩定可靠。4、所需修磨時間大大縮短，大幅提高了拉刀修磨效率。
圖1為本發明的修磨拉刀裝夾與修磨示意圖。圖2為本發明的修磨拉刀齒廓包絡線示意圖。
圖3為本發明的修磨拉刀齒槽截形局部放大圖。圖中，I修整砂輪，2修磨拉刀，3墊塊，4擋塊，5螺栓，6磁力工作檯，7拉刀原始輪廓包絡線，8修磨後拉刀輪廓包絡線，9相鄰兩修磨齒高度差，10崩刃刀齒修磨長度，11齒高，12前角，13齒厚，14齒間距，15后角，16卷屑槽半徑。
具體實施例方式本發明是一種用於重型燃氣輪機轉子輪盤榫槽拉削加工的無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，將磁力工作檯偏轉一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域，後續刀齒按照該崩刃刀齒修磨後的形狀進行修磨且修磨餘量逐漸遞減，保留修磨拉刀最末三個後續刀齒不修磨以保證拉刀型線，從而改變修磨拉刀刀齒的局部包絡線以實現無側刃粗拉刀刀齒崩刃的高效修磨。所述修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域的長度不超過刀齒寬度的5%，最大深度不超過齒高的3%。請結合參閱圖1和圖2，本發明所述的無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法包括如下步驟:I)對修磨拉刀2表面進行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和雜質，該修磨拉刀刀齒的前角12小於25度，后角15為2-8度，齒間距14為20-40毫米，齒厚13為10-15毫米，齒高11為10-15毫米，卷屑槽半徑16為2.5-5毫米；2)用千分尺測量崩刃刀齒齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L和最大深度D ;3)把修磨拉刀2臥放在工具機的磁力工作檯6上，齒尖崩刃區域朝上，修磨拉刀2的側面緊靠水平的磁力工作檯6，修磨拉刀2的底部通過墊塊3和用螺栓5固定在磁力工作檯6上的擋塊4共同實現定位，修磨拉刀2的刀齒部分伸出磁力工作檯6邊緣至少100毫米以防止幹涉，用千分表沿修磨拉刀的刃口寬度方向進行測量，保證跳動量小於2絲，然後打開磁力工作檯6的磁力開關，依靠磁力對修磨拉刀2進行夾緊；4)磁力工作檯6翻轉60度，修整砂輪I偏轉一等於修磨拉刀刀齒的后角15的角度，使修磨過程不改變修磨拉刀刀齒的后角15 ；5)修整砂輪I移動至崩刃刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪1，先徑向進給且徑向進給量為所述齒尖崩刃區域的最大深度D，再軸向進給且軸向進給量為所述齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L，完成崩刃刀齒的修磨，修整砂輪I回坐標原點並停車；6)修整砂輪I移動至崩刃刀齒後面的第一個後續刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪1，先徑向進給且徑向進給量為0.9D，再軸向進給且軸向進給量為0.9L，保證相鄰兩修磨齒高度差9，完成該第一個後續刀齒的修磨，修整砂輪I回坐標原點並停車；7)修整砂輪I移動至崩刃齒後面的第二個後續刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪I，先徑向進給且徑向進給量為0.8D，再軸向進給且軸向進給量為0.8L，保證相鄰兩修磨齒高度差9，完成該第二個後續刀齒的修磨，修整砂輪I回坐標原點並停車；8)反覆循環進行步驟6)和步驟7)，每次循環徑向進給量減少0.1D，軸向進給量減少0.1L，且保證相鄰兩修磨齒高度差9，直至刃磨10個後續刀齒後修磨結束，若後續刀齒的數量不足10個，則保留最末三個後續刀齒不修磨，以保證拉刀整體型線不改變。下面結合實施例和附圖對本發明做進一步的說明，闡述所述方法各個步驟的詳細內容。以下為本發明的實施例:
修磨拉刀2為無側刃粗拉刀，用於重型燃氣輪機轉子輪盤榫槽的拉削加工。拉刀工作部的刀具材料為CPM Rex T15粉末冶金鎢基高速鋼，尺寸大小為54mmX44.5mmX501mm，硬度為HRC65。修磨拉刀2的齒槽截形見圖2所示，修磨拉刀刀齒的前角12為20°，后角15為3° ,齒間距14為24.9mm,齒厚13為8mm,齒高11為9mm,卷屑槽半徑16為5mm。該修磨拉刀2總共20個刀齒，第i^一個刀齒的齒尖發生崩刃，齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L為Imm,齒尖崩刃區域的最大深度D為1mm。所述修磨拉刀2的修磨在相關刀具的修磨工具機上進行，該修磨工具機包括有磁力工作檯6和修整砂輪I。修磨拉刀2的定位夾緊與修磨如圖1所示。
應用本發明所述方法進行修磨的具體步驟如下，請結合參閱圖2和圖3:I)對修磨拉刀2表面進行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和雜質；2)用千分尺測量修磨拉刀2崩刃刀齒的齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L為Imm,齒尖崩刃區域的最大深度D為Imm ；3)把修磨拉刀2臥放在工具機的磁力工作檯6上，齒尖崩刃區域朝上，修磨拉刀2的側面緊靠水平的磁力工作檯6，修磨拉刀2的刀齒部分伸出磁力工作檯6的邊緣至少100毫米以防止幹涉，修磨拉刀2的底部通過墊塊3和用螺栓5固定在工具機磁力工作檯6上的擋塊4共同來實現定位，用千分表沿修磨拉刀2刃口寬度方向進行測量，跳動量為I絲，滿足要求，打開磁力工作檯6的磁力開關，依靠磁力對修磨拉刀2進行夾緊；4)磁力工作檯6翻轉60度，修整砂輪I偏轉一個等於刀齒后角15的角度為3°，使修磨過程不改變修磨拉刀刀齒的后角15 ；5)通過NC代碼使修整砂輪I移動至崩刃刀齒(第i^一個刀齒)的外側頂點處，開啟修整砂輪1，先徑向進給，徑向進給量為所述齒尖崩刃區域的最大深度D = 1mm，再軸向進給，軸向進給量為所述齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L = Imm,完成崩刃刀齒的修磨,修整砂輪I回坐標原點並停車；6)修整砂輪I移動至崩刃刀齒後面的第一個後續刀齒，即第十二個刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪I，徑向進給0.9mm，再軸向進給0.9mm，保證相鄰兩修磨齒高度差9為
0.1_，完成該第一個後續刀齒的修磨，修整砂輪I回坐標原點並停車；7)移動修整砂輪I至崩刃刀齒後面的第二個後續刀齒，即第十二個齒的外側頂點處，開啟修整砂輪I，先徑向進給0.8mm,再軸向進給0.8mm，保證相鄰兩修磨齒高度差9為
0.1_，完成該刀齒的修磨，修整砂輪I回坐標原點並停車；8)反覆循環進行步驟6)和步驟7)，每次循環徑向進給量減少0.1D，即減少0.1mm,軸向進給量減少0.1L，即減少0.1mm，且保證相鄰兩修磨齒高度差9為0.1mm，直至修磨至第十七個刀齒，修整砂輪I徑向進給為0.4mm,軸向進給為0.4mm,從而得到修磨後拉刀輪廓包絡線8 (見圖3)，由於後續刀齒的數量不足10個，則保留最末三個後續刀齒不修磨，以保證拉刀整體型線不改變。所述修磨拉刀2修磨前的拉刀原始輪廓包絡線7，修磨過程中的崩刃刀齒修磨長度10和相鄰兩修磨齒高度差9以及修磨後拉刀輪廓包絡線8可參見圖2。按本發明所述方法對CPM Rex T15粉末冶金鎢基高速鋼無側刃粗拉刀修磨，所需時間約為2.5小時，相比傳統修磨方法所需的約4.5個小時，該方法大幅提高了修磨效率，且經修磨後的拉刀工作穩定可靠。本發明適用於修磨各種結構重型燃氣輪機轉子輪盤的無側刃粗拉刀。
權利要求
1.一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，其特徵在於:將磁力工作檯偏轉一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域，後續刀齒按照該崩刃刀齒修磨後的形狀進行修磨且修磨餘量逐漸遞減，保留修磨拉刀最末三個後續刀齒不修磨以保證拉刀型線，從而改變修磨拉刀刀齒的局部包絡線以實現無側刃粗拉刀刀齒崩刃的高效修磨。
2.根據權利要求1所述的無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，其特徵在於:所述方法包括如下步驟: 1)對修磨拉刀表面進行清洗，去除粘附在刀具表面的微小切屑和雜質； 2)用千分尺測量崩刃刀齒齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L和最大深度D； 3)把修磨拉刀臥放在工具機的磁力工作檯上，齒尖崩刃區域朝上，修磨拉刀的側面緊靠水平的磁力工作檯，修磨拉刀的底部通過墊塊和用螺栓固定在磁力工作檯上的擋塊共同實現定位，用千分表沿修磨拉刀的刃口寬度方向進行測量，保證跳動量小於2絲，然後打開磁力工作檯的磁力開關,依靠磁力對修磨拉刀進行夾緊； 4)磁力工作檯翻轉60度，修整砂輪偏轉一等於修磨拉刀刀齒的后角的角度，使修磨過程不改變修磨拉刀刀齒的后角； 5)修整砂輪移動至崩刃刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪，先徑向進給且徑向進給量為所述齒尖崩刃區域的最大深度D，再軸向進給且軸向進給量為所述齒尖崩刃區域沿刀齒寬度方向的長度L，完成崩刃刀齒的修磨，修整砂輪迴坐標原點並停車； 6)修整砂輪移動至崩刃刀齒後面的第一個後續刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪，先徑向進給且徑向進給量為0.9D，再軸向進給且軸向進給量為0.9L，保證相鄰兩修磨齒高度差，完成該第一個後續刀齒的修磨，修整砂輪迴坐標原點並停車； 7)修整砂輪移動至崩刃齒後面的第二個後續刀齒的外側頂點處，開啟修整砂輪，先徑向進給且徑向進給量為0.8D，再軸向進給且軸向進給量為0.8L，保證相鄰兩修磨齒高度差，完成該第二個後續刀齒的修磨，修整砂輪迴坐標原點並停車； 8)反覆循環進行步驟6)和步驟7)，每次循環徑向進給量減少0.1D，軸向進給量減少0.1L，且保證相鄰兩修磨齒高度差，直至刃磨10個後續刀齒後修磨結束，若後續刀齒的數量不足10個，則保留最末三個後續刀齒不修磨，以保證拉刀整體型線不改變。
3.根據權利要求2所述的無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，其特徵在於:所述步驟I)中，修磨拉刀刀齒的前角小於25度，后角為2-8度，齒間距為20-40毫米，齒厚為10-15毫米，齒高為10-15毫米，卷屑槽半徑為2.5-5毫米。
4.根據權利要求2所述的無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，其特徵在於:所述步驟3)中，修磨拉刀的刀齒部分伸出磁力工作檯邊緣至少100毫米以防止幹涉。
5.根據權利要求1所述的無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，其特徵在於:所述修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域的長度不超過刀齒寬度的5%，最大深度不超過齒高的3% ο
全文摘要
一種無側刃粗拉刀齒尖崩刃的高效修磨方法，將磁力工作檯偏轉一定角度磨去修磨拉刀的崩刃刀齒尖端的三角形區域，後續刀齒按照該崩刃刀齒修磨後的形狀進行修磨且修磨餘量逐漸遞減，保留修磨拉刀最末三個後續刀齒不修磨以保證拉刀型線，從而改變修磨拉刀刀齒的局部包絡線以實現無側刃粗拉刀刀齒崩刃的高效修磨。本發明保證了拉刀原有的整體包絡線型，修磨餘量小且刃磨均勻，修磨時間大大縮短，能夠有效地減少崩刃刀齒相鄰前後刀齒修磨後受到的衝擊與振動，提高了修磨效率，增加了刀具的可刃磨次數，延長了刀具使用壽命，降低了生產成本，適用於各種結構的拉刀，尤其重型燃氣輪機轉子輪盤榫槽加工用無側刃粗拉刀的修磨。
文檔編號B24B3/16GK103203666SQ201310126008
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月12日 優先權日2013年4月12日
發明者陳明, 王呈棟, 劉志強, 安慶龍, 李明超, 孔嘯 申請人:上海交通大學