前言

　　渦輪盤(pán)是整個(gè)動(dòng)力渦輪部分十分重要的零件扬虚，它的精度高徒仓、機(jī)械加工難度大风宁，在整個(gè)渦輪機(jī)加工中也是一個(gè)難點(diǎn)洁墙。而在渦輪盤(pán)機(jī)械加工中，工作量最大戒财、難度最高的是輪盤(pán)榫槽加工热监。

　　動(dòng)力渦輪盤(pán)材質(zhì)是GH698，屬鎳基合金饮寞，Ni含量大于70%悬占，加工硬化嚴(yán)重，切削加工性非常差拜岂。而且輪盤(pán)精度要求高邓秕，機(jī)械加工難度非常大，對(duì)拉刀的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)有非常嚴(yán)格且特殊的要求庵偏。

　　1 拉刀材質(zhì)的選擇

　　由于輪盤(pán)材質(zhì)是高溫合金GH698轻江，加工性差，而且輪盤(pán)精度要求高母掀，硬質(zhì)合金刀具雖然在硬度挤帕、耐磨性和切削用量等方面優(yōu)于高速鋼，但其缺點(diǎn)很突出：不能承受較大的沖擊力焰哮，強(qiáng)度低贤泥，只是高速鋼的三分之一，熱處理困難仆加；整體硬質(zhì)合金刀具制造困難练缴，可加工性差，型線的鏟磨必須用金剛石砂輪唁奢。普通高速鋼由于在強(qiáng)度霎挟、硬度等方面性能指數(shù)低窝剖，不能采用，而粉末冶金高速鋼如CPM-42氓扛，雖然韌性枯芬、硬度和可磨削性?xún)?yōu)于其它高速鋼，但價(jià)格偏高采郎，因此千所，也不采用。通過(guò)比較分析蒜埋，拉刀材質(zhì)選用M42(W2Mo9Cr4VCo8)鈷高速鋼淫痰。

　　M42熱處理后硬度是67-69HRC，在加工中當(dāng)溫度提高至600-620℃時(shí)具有很高的紅硬性整份，并具有很高的耐磨性待错，很高的強(qiáng)度及良好的工藝性能，因而榫槽拉刀材質(zhì)選擇M42是準(zhǔn)確的烈评。

　　2 粗拉刀結(jié)構(gòu)的確定

　　粗拉刀長(zhǎng)度的確定

　　輪槽拉刀是加工輪盤(pán)的專(zhuān)用拉刀火俄，由于刀具齒型特殊，拉床该捎、拉夾具等因素綜合考慮娇歹，采用整體結(jié)構(gòu)成套拉刀。每套9把枝扭，8把粗拉刀劣屑，1把復(fù)合精拉刀，拉刀定位尺寸為40mm×40mm孵钱。拉刀的長(zhǎng)短則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定涮凡，拉刀太短，數(shù)量多昏滔，加工繁復(fù)肤侍，工作量大；太長(zhǎng)對(duì)于單把拉刀費(fèi)用昂貴挫肆，一旦損壞咪轩，損失太大。對(duì)于輪盤(pán)拉刀送魁，經(jīng)反復(fù)論證，采用1000-1200mm比較合理锭汛，最終確定：長(zhǎng)度依次是L1,2,4,5=1185mm笨奠，L3,9=1200mm，L6=1025mm唤殴，L7,8=1145mm般婆。

　　切削余量的分配

　　榫槽的成型是根據(jù)兩種切削圖實(shí)現(xiàn)的到腥，即非型線部分和型線部分，型線部分的拉刀比非型線部分的拉刀具有更高的加工精度蔚袍。榫槽非型線部分成型是由N1～N6拉刀實(shí)現(xiàn)的乡范，型線部分是由N7～N9實(shí)現(xiàn)的。

　　拉刀切削部分的幾何參數(shù)

　　af為齒升量啤咽，即切削部前晋辆、后刀齒(或組)高度之差；P為齒距宇整，即兩相鄰刀齒之間的軸向距離瓶佳；ba1為刃帶，用于在制造拉刀時(shí)控制刀齒尺寸鳞青，也為了增加拉刀校準(zhǔn)齒前刀面的可重磨次數(shù)霸饲，提高拉刀的壽命。有了刃帶键先，還可以提高拉削的穩(wěn)定性置芋；g0為拉刀前角；a0為拉刀后角牺道。
粗拉刀切削部分幾何參數(shù)的確定

　　齒升量af

　　在一定的拉削余量下栋湃，af越大，切去全部余量所需要的刀齒就越少亮铛，拉刀的長(zhǎng)度也就越短瘾手，不僅可以節(jié)省刀具材料，拉刀制造容易受卒，而且可以提高拉削生產(chǎn)率光拥；但af過(guò)大，拉削力也增大筋蝴，會(huì)導(dǎo)致拉刀折斷或機(jī)床超載厨摔，拉后工件表面也得不到保證。因此齒升量的確定必須考慮到拉刀強(qiáng)度岛涝、機(jī)床拉力脓杉、以及工件表面質(zhì)量等。根據(jù)輪盤(pán)的厚度简逮，各把粗刀的拉削部位球散，分別采用0.05-0.07的齒升量。

　　齒距P

　　齒距是拉刀的重要設(shè)計(jì)要素散庶，P過(guò)大蕉堰，則拉刀過(guò)長(zhǎng)，不僅制造成本高悲龟，而且拉削生產(chǎn)率低屋讶。此外冰寻，P過(guò)大，同時(shí)工作齒數(shù)太少皿渗，拉削過(guò)程不平穩(wěn)斩芭，影響拉削表面質(zhì)量。P過(guò)小乐疆，容屑空間小划乖，切屑容易堵塞；同時(shí)工作齒數(shù)會(huì)過(guò)多诀拭，切削力相應(yīng)增大援丐，可能導(dǎo)致拉刀折斷及機(jī)床超載；P過(guò)小传撰，還會(huì)給刃磨帶來(lái)困難苇给，砂輪切入時(shí)有與相鄰刀齒碰撞的危險(xiǎn)。

　　齒距P可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

　　P=(1.25～1.9)L?(L為拉削長(zhǎng)度)

　　渦輪盤(pán)所需加工四級(jí)輪盤(pán)距搂，每級(jí)76個(gè)槽北淘，槽寬分別是50.55，軸向傾角20°恰磷，總切削長(zhǎng)度為17m玷源。每個(gè)槽的拉削長(zhǎng)度是：L1=50/cos20°=53.20，L2=55/cos20°=58.53熏屎。

　　前角g0攀驶、后角a0和刃帶ba1

　　對(duì)于輪盤(pán)來(lái)講，其材質(zhì)GH698粘性大京嗽，硬度高镰对，彈性大，前角可取g0=10°墨叛，為減小切削力止毕，減小回彈變形，后角應(yīng)增大a0=3°漠趁，切削齒刃帶ba1=0扁凛，校準(zhǔn)齒刃帶ba1=0.1～0.3。

　　其它切削部分的幾何參數(shù)

　　容屑槽：選擇為加長(zhǎng)齒距型闯传。這種容屑槽底部由兩段圓弧和一段直線組成谨朝，齒距較大，有足夠的容屑空間甥绿，便于在很大齒升量下加工復(fù)雜型面的榫槽叠必。

　　分屑槽：針對(duì)工件材質(zhì)的特性，N1～N4粗拉刀齒面寬且齒升量大妹窖，為了將切屑分割成一定的寬度纬朝，便于卷曲和容納在容屑槽中，在拉刀切削齒后刀面上交錯(cuò)地磨出深度為hk=1分屑槽骄呼。

　　3 精拉刀切削部分幾何參數(shù)的確定

　　由于精拉刀拉削過(guò)程是榫槽成型的最終形式共苛，因而要保證榫槽表面的高質(zhì)量，精拉刀的設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵的作用蜓萄。在設(shè)計(jì)上注意以下幾點(diǎn)：
復(fù)合精拉刀由輪槽外圓平面成型拉刀氢莫，輪槽槽底成型拉刀，榫槽輪廓成型拉刀3部分組成秤慌。各部分拉刀的齒升af邦擎，齒距P各不相同，精拉刀齒升量af要小式涝，在全齒型切削時(shí)更要小僧逞，對(duì)于整把精拉刀而言，齒升量前大后小图汪。

　　榫槽輪廓成型拉刀校正齒要多杏蟋，齒距要大，對(duì)于動(dòng)力渦輪盤(pán)而言讳汇，最后3個(gè)齒距大于輪盤(pán)在傾斜20°方向上的厚度震崎，形成單齒切削，這樣使輪盤(pán)有充分的彈性回縮時(shí)間枪第，使后一個(gè)校正齒再重新光一刀汉锡，保證榫槽表面的輪廓質(zhì)量。

　　為提高精拉刀的使用壽命兜蠕，保證型面輪廓的正確扰肌，設(shè)計(jì)時(shí)，拉刀輪廓取輪槽輪廓的最小實(shí)體狀態(tài)牺氨，這樣拉刀實(shí)體處于輪槽輪廓的上限狡耻。

　　在全齒型切削時(shí)，拉力突然增大猴凹，拉刀產(chǎn)生振動(dòng)夷狰，容易崩齒或拉刀折斷，不僅工件報(bào)廢郊霎，而且會(huì)造成拉刀的損失沼头，為避免這種情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)精拉刀時(shí)要計(jì)算出全齒型切削時(shí)的齒數(shù)书劝，將這些齒的齒根进倍、齒底開(kāi)分屑槽，保證可有效地?cái)嘈肌?/p>

　　4 拉刀的制造

　　由于輪槽拉刀對(duì)刀具材質(zhì)的各種性能要求非常高购对，因此對(duì)毛坯的鍛造猾昆，熱處理要求十分嚴(yán)格陶因，特別是精拉刀型線部分的齒形加工有很大的難度。

　　加工時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

　　刀齒前面和齒溝槽必須圓滑連接帅珍，不要出現(xiàn)尖角忠牛，影響排屑。

　　刀齒后刀面光潔度要好司报，這樣可以減小切削阻力克鼠，避免應(yīng)力集中，減小或避免機(jī)床的振動(dòng)偎洋。

　　刀體與刀柄連接部分要保證整體的直線度滚尼、平面度，使之與拉夾具導(dǎo)向槽配合良好睁奶。

　　拉刀制造時(shí)要二次探傷鉴吕，消除裂紋。

　　5 拉刀的修磨

　　刃磨條件

　　拉刀在使用時(shí)會(huì)逐漸的磨損拆聋，當(dāng)拉刀磨損到一定情況時(shí)會(huì)影響榫槽的質(zhì)量和拉刀的壽命纤耐，所以有必要對(duì)拉刀的刃磨條件和刃磨方法作一闡述。拉刀在拉削過(guò)程中判斷拉刀刃磨的條件：

　　拉削成型的表面粗糙度突然下降懒披；

　　拉力急劇增大助被；

　　拉刀切削刃的刃帶寬度超過(guò)0.01mm；

　　加工中出現(xiàn)異常情況切诀，如拉刀振動(dòng)增大等揩环。

　　拉刀的刃磨

　　拉刀材質(zhì)M42，通過(guò)比較試磨幅虑，CBN(立方氮化硼)砂輪磨拉刀時(shí)要仔細(xì)觀察槽口丰滑，注意以下幾點(diǎn)：

　　拉刀磨不要往復(fù)磨削過(guò)快，否則會(huì)將拉刀刀齒燒糊倒庵，造成退火褒墨，使拉削時(shí)崩齒。

　　對(duì)于精拉刀和粗拉刀刀齒槽底圓弧! 不同擎宝，要有不同的專(zhuān)用的砂輪郁妈，保證圓弧和直線光滑連接。粗拉刀要用粒度為100的CBN砂輪绍申，圓角為R2.5噩咪；精拉刀要用粒度為148～180的CBN砂輪，圓角為R1极阅。

　　在磨校正齒時(shí)胃碾，要根據(jù)已拉削槽數(shù)，檢測(cè)尺寸結(jié)果，萬(wàn)方數(shù)據(jù)進(jìn)行少量磨削样京。

　　精拉刀校正齒后刀面必須用大理石油石修理涯贝，加工過(guò)程中每拉一個(gè)槽，必須對(duì)所有拉刀校正齒前刀面進(jìn)行刮研络务，去掉積屑瘤(GH698比較粘)蔬旋。

　　刃磨過(guò)后，每把刀必須消磁怠鲜。

　　6 結(jié)論

　　上述方法設(shè)計(jì)的拉刀進(jìn)行了拉削實(shí)踐，拉削出的產(chǎn)品符合渦輪盤(pán)榫槽的設(shè)計(jì)要求霹链，使用方法簡(jiǎn)單坦庸、修磨方便，是拉削渦輪盤(pán)榫槽非常好的拉刀結(jié)構(gòu)厦绪。

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