轉(zhuǎn)子齒型車刀的優(yōu)化研究

張奇， 董生權(quán)

（哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

0 引 言

煉鋼用的高爐鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)子輪槽型線為齒型葉根，只能在轉(zhuǎn)子臥車上加工，由于型線復(fù)雜、制造精度極高，一個輪槽型線需要4～5把齒型車刀才能加工完成。前期設(shè)計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，啃刀比較嚴重，只能降低轉(zhuǎn)速，采用手動進刀，加工效率極為低下。加工過程經(jīng)常中斷，反復(fù)磨刀，嚴重影響加工進度。啃刀過深時，精刀無法修復(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

齒型葉根結(jié)構(gòu)如圖1所示。

我們從以下幾個方面對轉(zhuǎn)子齒型車刀進行了優(yōu)化改進：1）仔細研究原齒型粗車刀、半精車刀、加深刀、精車刀切削余量分配問題，重新設(shè)計切削余量分配十分合理的齒型車刀。2）對齒型車刀各幾何角度進行優(yōu)化，提高刀具切削性能。

1.1 齒型車刀切削余量重新分配

圖2 原有齒型車刀加工余量分配圖

原有4把齒型車刀切削余量分配如圖2所示。從圖2中可以看出，原來輪槽型線的加工分為4把刀具，第一把刀具主要用來加工非工作面，但是由于此把刀具設(shè)計成圖示外形，刀具3個刃同時參與切削，在切削時同時排屑，由于此種刀具外形規(guī)格較小，排屑空間比較狹窄，因此刀具切削時由于排屑不暢，易產(chǎn)生積屑瘤，刀尖磨損很快，嚴重時直接導(dǎo)致刀具擠碎，造成產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷。同樣，第二把工作面車刀及第三把加深刀同樣存在3個切削刃同時切削的問題，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)子齒型車刀加工特點，我們對齒型車刀加工轉(zhuǎn)子輪槽的切削余量進行了重新分配，如圖3所示。

圖3 新研制齒型車刀切削余量分配圖

第一把刀具改為圖示外形，根據(jù)輪槽型線設(shè)計刀具制造輪廓，刀具在切削時相當于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出，切削時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加深，刃部左、右兩邊不參與切削，主切削刃相當于R車刀，車削時排屑順暢，切削平穩(wěn)。

1.2 齒型車刀幾何角度優(yōu)化選擇及結(jié)構(gòu)改進

1）刀具前角角度優(yōu)化選擇及結(jié)構(gòu)改進。

（1）原齒型車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，切削時存在啃刀現(xiàn)象，根據(jù)大量的試驗證明，刀具加工此轉(zhuǎn)子輪槽理想的切削前角在15°左右，如果前角直接開出15°直線端前角，刀具切削刃強度大大降低，容易打刀，因此，齒型車刀前角磨削成15°圓弧前角，切削效果比較理想。

（2）原齒型車刀切削時1個主切削刃和2個副切削刃同時參與切削，但是刀具前角只是沿主切削刃磨削，兩個副切削刃前角產(chǎn)生負前角，切削時產(chǎn)生啃刀，嚴重影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。改進后的4把齒型車刀，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。

齒型車刀后角采用7°后角滿足加工要求，切削時關(guān)鍵是刀具側(cè)后角的優(yōu)化選擇：車削時轉(zhuǎn)子輪槽由于是圓弧加工，刀具非工作面切削時相當于內(nèi)孔車削，采用較大的側(cè)后角避免刀具后角干涉，刀具工作面切削時相當于外圓加工，采用較小的側(cè)后角就能滿足車削要求，經(jīng)過優(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

齒型車刀研發(fā)小組經(jīng)過近一年的優(yōu)化、改進。齒型車刀完全滿足了車間的加工使用要求，得到了一致認可。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)子直接報廢的后果，為公司間接創(chuàng)造效益數(shù)百萬元，解決了加工瓶頸問題。