轉(zhuǎn)子齒型車(chē)刀的優(yōu)化研究

張奇， 董生權(quán)

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

0 引 言

煉鋼用的高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽型線為齒型葉根，只能在轉(zhuǎn)子臥車(chē)上加工，由于型線復(fù)雜、制造精度極高，一個(gè)輪槽型線需要4～5把齒型車(chē)刀才能加工完成。前期設(shè)計(jì)的刀具只能滿足生產(chǎn)需要，但刀具角度及切削余量分配上不太合理，造成加工難度增大，啃刀比較嚴(yán)重，只能降低轉(zhuǎn)速，采用手動(dòng)進(jìn)刀，加工效率極為低下。加工過(guò)程經(jīng)常中斷，反復(fù)磨刀，嚴(yán)重影響加工進(jìn)度。啃刀過(guò)深時(shí)，精刀無(wú)法修復(fù)，造成產(chǎn)品的缺陷，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，急需解決此齒型輪槽加工難題。

圖1 齒型葉根

1 工藝改進(jìn)

齒型葉根結(jié)構(gòu)如圖1所示。

我們從以下幾個(gè)方面對(duì)轉(zhuǎn)子齒型車(chē)刀進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)：1）仔細(xì)研究原齒型粗車(chē)刀、半精車(chē)刀、加深刀、精車(chē)刀切削余量分配問(wèn)題，重新設(shè)計(jì)切削余量分配十分合理的齒型車(chē)刀。2）對(duì)齒型車(chē)刀各幾何角度進(jìn)行優(yōu)化，提高刀具切削性能。

1.1 齒型車(chē)刀切削余量重新分配

圖2 原有齒型車(chē)刀加工余量分配圖

原有4把齒型車(chē)刀切削余量分配如圖2所示。從圖2中可以看出，原來(lái)輪槽型線的加工分為4把刀具，第一把刀具主要用來(lái)加工非工作面，但是由于此把刀具設(shè)計(jì)成圖示外形，刀具3個(gè)刃同時(shí)參與切削，在切削時(shí)同時(shí)排屑，由于此種刀具外形規(guī)格較小，排屑空間比較狹窄，因此刀具切削時(shí)由于排屑不暢，易產(chǎn)生積屑瘤，刀尖磨損很快，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致刀具擠碎，造成產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷。同樣，第二把工作面車(chē)刀及第三把加深刀同樣存在3個(gè)切削刃同時(shí)切削的問(wèn)題，因此，3把刀具在加工轉(zhuǎn)子輪槽的切削余量分配上不合理，容易造成刀具使用性能不好，造成產(chǎn)品加工缺陷。

根據(jù)轉(zhuǎn)子齒型車(chē)刀加工特點(diǎn)，我們對(duì)齒型車(chē)刀加工轉(zhuǎn)子輪槽的切削余量進(jìn)行了重新分配，如圖3所示。

圖3 新研制齒型車(chē)刀切削余量分配圖

第一把刀具改為圖示外形，根據(jù)輪槽型線設(shè)計(jì)刀具制造輪廓，刀具在切削時(shí)相當(dāng)于1把切槽刀只切輪槽深度，此刀具單面切削，沿前刀面圓弧R前角，切削十分平穩(wěn)，排屑順暢，第二把刀具只去除工作面及非工作面余量，刀尖平面不參與切削，而且刀具前角沿兩條主切削刃開(kāi)出，切削時(shí)刀具始終沿前刀面切削，切削十分平穩(wěn)。第三把刀具主要用來(lái)加深，刃部左、右兩邊不參與切削，主切削刃相當(dāng)于R車(chē)刀，車(chē)削時(shí)排屑順暢，切削平穩(wěn)。

1.2 齒型車(chē)刀幾何角度優(yōu)化選擇及結(jié)構(gòu)改進(jìn)

1）刀具前角角度優(yōu)化選擇及結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

（1）原齒型車(chē)刀為前刀面第一前角6°、第二后角12°結(jié)構(gòu)形式。前角較小，切削時(shí)存在啃刀現(xiàn)象，根據(jù)大量的試驗(yàn)證明，刀具加工此轉(zhuǎn)子輪槽理想的切削前角在15°左右，如果前角直接開(kāi)出15°直線端前角，刀具切削刃強(qiáng)度大大降低，容易打刀，因此，齒型車(chē)刀前角磨削成15°圓弧前角，切削效果比較理想。

（2）原齒型車(chē)刀切削時(shí)1個(gè)主切削刃和2個(gè)副切削刃同時(shí)參與切削，但是刀具前角只是沿主切削刃磨削，兩個(gè)副切削刃前角產(chǎn)生負(fù)前角，切削時(shí)產(chǎn)生啃刀，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。改進(jìn)后的4把齒型車(chē)刀，其前角全部沿切削刃采用圓弧14°，徹底避免了刀具前角影響切削效果的難題。

2）刀具后角及側(cè)后角優(yōu)化選取。

齒型車(chē)刀后角采用7°后角滿足加工要求，切削時(shí)關(guān)鍵是刀具側(cè)后角的優(yōu)化選擇：車(chē)削時(shí)轉(zhuǎn)子輪槽由于是圓弧加工，刀具非工作面切削時(shí)相當(dāng)于內(nèi)孔車(chē)削，采用較大的側(cè)后角避免刀具后角干涉，刀具工作面切削時(shí)相當(dāng)于外圓加工，采用較小的側(cè)后角就能滿足車(chē)削要求，經(jīng)過(guò)優(yōu)化選擇，刀具非工作面采用7°側(cè)后角，工作面采用3°側(cè)后角，使用效果十分理想。

2 結(jié)語(yǔ)

齒型車(chē)刀研發(fā)小組經(jīng)過(guò)近一年的優(yōu)化、改進(jìn)。齒型車(chē)刀完全滿足了車(chē)間的加工使用要求，得到了一致認(rèn)可。此刀具的研制，徹底解決了工廠加工齒型葉根啃刀的難題，避免了轉(zhuǎn)子輪槽由于質(zhì)量不合格而配制葉片、甚至轉(zhuǎn)子直接報(bào)廢的后果，為公司間接創(chuàng)造效益數(shù)百萬(wàn)元，解決了加工瓶頸問(wèn)題。