大直徑硬質合金螺紋梳刀研制

朱建軍

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

大直徑硬質合金螺紋梳刀研制

朱建軍

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

針對汽輪機高中壓缸等工件用的內螺紋加工困難、成本高等問題，研制出大直徑硬質合金螺紋梳刀，解決了該加工難題，提高了加工效率，節約了成本。

內螺紋；螺紋梳刀；大直徑

0 引言

隨著機械制造業的發展，加工內容和范圍也在不斷變化和擴展，相應的加工方式也跟隨提升和變化，這就對刀具的品質要求越來越高，如何設計制造出低成本高品質的刀具成為刀具發展的趨勢，螺紋梳刀就是典型的代表。

1 汽輪機高中壓缸用內螺紋加工現狀

汽輪機高中壓缸等大型工件由于特殊工作環境（如高溫，高壓等）需要很高連接強度，所以廣泛采用M95以上公制或3″～6"英制螺紋接配。其內螺紋具有加工精度要求高的特點，這就給內螺紋的加工帶來很大困難。最早采用高速鋼成組絲錐加工，這種工藝和刀具，不但切削效率低，且排屑不暢，致使加工質量不穩定，加工出來的內螺紋表面質量差，加工精度難以保證設計要求，且經常會出現亂牙、掉牙現象。同時為了保證加工質量，也采用數控龍門銑的旋風銑加工，但是加工效率很低，一個螺孔的螺紋要3～4 h加工完成。近幾年又研制出大螺旋角絲錐和內容屑絲錐，使加工質量和效率有了較大提高，但這些絲錐材料均為高速鋼，其加工質量和效率的提高還適應不了日益發展的生產需求，同時該類絲錐對較大直徑螺孔的加工有局限性。為提高切削效率，現在普遍采用螺紋梳刀加工大直徑螺紋孔，其效率高，質量有保證，但是大直徑硬質合金螺紋梳刀目前世界上僅有少數工業發達國家工具公司（如瑞典山高、以色列伊斯卡、美國肯納等）有產品提供，國產化剛剛起步。

2 產品的研制

為了提高生產效率，降低成本，自行研制大直徑硬質合金螺紋梳刀來替代昂貴的進口刀具，成為很一個新的課題。

2.1 課題的目的

為提高工具部門制造水平，培養人才，并為今后制造更多的高、精水平的刀具，創出一條新路。開發研制大直徑高精度（±0.005～±0.01 mm）且具有互換性（每把刀具、每個刀槽）的硬質合金內螺紋梳刀，以滿足大螺紋加工的要求。

2.2 機夾式整體結構大直徑硬質合金螺紋梳刀的結構特點

圖1 機夾裝配式結構大直徑硬質合金螺紋梳刀機構圖

如圖1所示，螺紋梳刀顧名思義就是用梳子一樣的刀具“梳理”出螺紋，刀片像梳子齒，刀體像梳子把，刀片的齒形就是要加工的螺紋齒形，當數控機床加工螺紋就是做螺旋線運動，螺紋梳刀加工平面做一個圓周差補運動，軸向就位移一個齒距，從上往下刀片的第二個齒終點運動到第一個齒的起點位置，刀片的第三個齒終點運動到第二個齒的起點位置，刀片的最后一個齒終點運動到倒數第二個齒的起點位置，螺紋梳刀一個圓周運動就可以加工出和刀片齒數相同數目的螺紋，效率很高。

2.3 刀具材料和熱處理等的選擇

國外刀體材料為CrWMn、9CrSi等強度高、熱處理后變形較小的合金工具鋼，采用這種材料，刀具是在粗加工完后進行熱處理（55～60HRC），然后再進行磨削精加工。我們選用的是25Cr2MoV合金鋼，熱處理調質后進行加工，然后進行表面氮化處理，以確保刀體有良好的耐磨性。為保證刀具的徑向、軸向跳動，我們制造的專用芯軸和內孔間隙控制在0.01 mm以內。同時為保證刀槽加工后尺寸的一致性，我們設計制造了三刃硬質合金整體立銑刀，一次完成對整個刀體各刀槽的加工。

2.4 刀具參數

應用設備：TRPS-400數控龍門鉆；零件名稱：高中壓外缸；被加工材料：Z25Cr2MoV；切削量分配：粗、精二次加工；轉速：n=630 r/min（Vc=180 m/min）；進給速度：粗加工時Vf=120～150 mm/min，精加工時Vf=450 mm/min；吃刀深度：粗加工時ap=3.7 mm，精加工時ap=0.3 mm（切削用量和國外刀具相同）；使用情況：切削平穩、排屑順暢，滿足圖紙要求。

2.5 經濟效益

課題組研制的大直徑硬質合金螺紋梳刀使汽缸大螺孔質量有了穩定的提高，其成本僅為進口刀具的約1/7～1/10，哈汽公司常用的大螺孔規格為M76～M130，4″～5″共10種（7種為常用）。此刀具主要應用于龍門鉆床和龍門銑床，如將此類刀具全部自制，據初步計算，由于切削效率的提高，刀具壽命的延長和刀具成本的降低，可為公司節省一百萬元以上。除資金節省外，通過這次高精度硬質合金螺紋梳刀的開發、研制，還提高了公司工具制造部門的制造能力和技術水平，培養了一批新人。

3 結語

哈汽公司自行研制的高精度硬質合金梳刀，填補了國內工具行業生產此類產品的空白，因此屬國內領先水平，硬質合金螺紋梳刀的研制成功和使用，也使我們公司在同行業的大直徑螺孔的高效加工中上了一個新的臺階。

（編輯：立 明）

TG 722

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1002－2333（2014）04－0260－02

朱建軍（1982—），男，工程師，從事汽輪機加工技術研究工作。

2013-12-16