涡轮盘榫槽型面精拉刀的改进

魔神

    

在对某型号发动机的自由涡轮盘进行榫槽拉削加工时，连续出现型面精拉刀打刀现象，拉刀的断裂、崩齿部位均位于第4齿至第8齿之间。通过对拉削过程进行跟踪观察，排除了机床、夹具等因素引起打刀的可能。通过分析拉削过程中不同阶段的切屑状况，基本确定了拉刀断裂的原因：由于型面精拉刀的第4 齿至第8 齿正好是粗开槽拉刀所形成的阶梯状波痕结束而拉刀尚未开始拉削槽形的部位，因此，在此范围内拉刀刀齿拉削出的是整块切屑，切屑的变形力、切削抗力和卷屑阻力均最大，极易引起拉刀断裂。

图

为解决这一问题，我们首先对精拉刀上原无槽形的刀齿增开断屑槽，但切削效果并无改善。将增开断屑槽后仍发生断裂的拉刀拆卸下来进行检查，发现在前角面上紧密附着了切屑，且不易清除。通过对拉刀图纸与实物进行比较，发现图纸要求的拉刀前角面与容屑槽底部的最大转接圆弧半径(R0.3mm)偏小。此外，在磨削前刀面时，砂轮破坏了对侧相对应刀齿的前刀面，从而在刀体以上部位出现了倒三角锥，不仅直接影响切屑的形成与卷曲，而且在受力最复杂的部位出现了危险截面。根据上述分析结果，提出了如下拉刀改进方案(见上图)：

1. 将拉刀前角面与容屑槽底部的最大转接圆弧半径由R0.3mm 增大为R0.5±0.05mm。但若选取转接半径过大，则会影响校正齿的齿形。
2. 调整前刀面的磨削角度，使拉刀的磨削角度与铣削角度不同，且在磨削过程中使砂轮外径恰好通过拉刀齿顶的对称中心线，以获得最佳磨削效果。
3. 将拉刀齿背尺寸由3mm 调整为4mm，以增强刀齿强度。

改进后的拉刀投入使用后，拉削过程平稳，卷屑流畅，拉削上百个槽后刀齿仍未出现明显损伤，加工效果令人满意。