專利名稱：葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及葉輪加工技術領域，特別提供了一種葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀。
背景技術：
整體葉輪加工技術是先進航空發(fā)動機的關鍵技術之一，受特種加工技術對材料性能影響及加工精度等要求的限制，機械加工仍是應用最廣泛的加工方法。整體葉輪中葉片型面為復雜自由曲面，葉片部分尺寸及線輪廓度、葉片波紋度、表面粗糙度等要求較高，這就造成了整體葉盤加共周期的延長，影響了產(chǎn)品的研發(fā)進度。目前，整體葉輪葉片部分精銑加工多采用標準的四刃整體硬質合金直柄球頭銑刀，葉片型面為空間自由曲面，形狀較為復雜，而對于這類復雜型面的機械加工，大多采用點位銑加工方法進行，在針對某種材料切削線速度不變的前提下，為保證加工表面質量，刀具的每齒進給量一般不宜過大(Fz=0.05、.1mm),而精銑加工用通用刀具多為四個切削刃，加工效率較難提升，即傳統(tǒng)刀具結構限制F加工效率，且在磨損后的返磨過程中刀具球頭部分的半徑R難以保證，造成返磨成本的提高。人們期望獲得一種技術效果更好的葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種技術效果更好的葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀。本發(fā)明提供了一種葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，由同軸且連接為一個整體的刀柄1、刀桿2以及設置在刀桿2前端的切削刃3構成；其特征在于:滿足下述要求:
①所述刀具直徑在8 16mm范圍內，刀具的切削刃數(shù)為6;在保證刀具容屑能力及切削刃3刃寬的前提下，由原來的4刃增加到6個切削刃；
②切削刃3長度為15— 80mm，刀具磨損后，可以進行多次返磨使用，對應地刀頭有效長度為20_60mm ；
③刀具的刀柄I直柄結構改為錐柄結構，錐度在1.5° 6.5°之間，增大夾持部分刀具直徑，進一步減小刀具長徑比；
④刀具切削線速度V。為60-200m/min，保證切削點線速度不降低，以提高加工效率。
所述葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，還包含有下述優(yōu)選的內容要求:
①刀具直徑為IOmm或16mm；
②切削刃3長度為20—40mm，對應地刀頭有效長度為25_50mm ；
③刀具的刀柄I錐度在1.5° 4.5°之間；④在加工鈦合金時刀具切削線速度V。為110-150m/min，在加工高溫合金時刀具切削線速度V。為65-90m/min，在加工不銹鋼時刀具切削線速度V。為130_180m/min。
所述葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，進一步優(yōu)選內容是:
當?shù)毒咧睆綖镮Omm時，刀柄I尺寸為16mm ;當?shù)毒咧睆綖?6mm時，刀柄I尺寸為20mm ； 刀具的刀柄I錐度為4° ；
刀具前角為5°，后角為2°，螺旋角為20°，刃寬0.2mm，刀頭有效長度為35mm。
本發(fā)明的優(yōu)點:
以典型大型鈦合金材料軸流式整體葉輪為例，在不降低刀具每齒進給量的前提下，增加兩個切削刃，提高加工進給量，加工效率提高50%。
·
切削相同部位時，錐柄銑刀比直柄銑刀長徑比減小209^40%，有效地降低了由于刀具長徑比增大造成地刀具振動，在同長徑比的情況下，改進后的刀具加工深度比原直柄球刀深209^40%，提高了深槽加工的效率和質量。隨著加工效率及加工質量的提高，減少了設備占用時間，降低了設備折舊，減少了人工成本。刀具結構的改進，減小了刀具的返磨量，每次返磨量可控制在0.3mm以內，可返磨次數(shù)增加10%以上，同時將返磨合格率提高到100%，極大地降低了刀具成本。在不降低加工表面質量的前提下，能有效地繼續(xù)提高加工效率，同時保證每把刀具都能夠百分之百返磨合格，降低刀具成本，在常規(guī)刀具結構的基礎上創(chuàng)造性地提出了增加切削刃的方法來提高切削效率，刀體的直柄改為錐形結構以減小刀具長徑比，降低由于刀具長徑比過大造成的耦合振動，提高表面加工質量，同時降低了刀具成本及設各折舊成本。


下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
圖1為葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀結構示意簡圖之一；
圖2為葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀結構示意簡圖之二；
圖3為葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀切削狀態(tài)示意 圖4為葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀加工刀具軌跡圖。
具體實施例方式實施例1
一種葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，由同軸且連接為一個整體的刀柄1、刀桿2以及設置在刀桿2前端的切削刃3構成；滿足下述要求:
所述葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，要求的內容是:
當?shù)毒咧睆綖镮Omm時，刀柄I尺寸為16mm ;當?shù)毒咧睆綖?6mm時，刀柄I尺寸為20mm ； 刀具的刀柄I錐度為4° ；
刀具前角為5°，后角為2°，螺旋角為20°，刃寬0.2mm，刀頭有效長度為35mm。
以典型大型鈦合金材料軸流式整體葉輪為例，在不降低刀具每齒進給量的前提下，增加兩個切削刃，提高加工進給量，加工效率提高50%。切削相同部位時，錐柄銑刀比直柄銑刀長徑比減小209^40%，有效地降低了由于刀具長徑比增大造成地刀具振動，在同長徑比的情況下，改進后的刀具加工深度比原直柄球刀深209^40%，提高了深槽加工的效率和質量。隨著加工效率及加工質量的提高，減少了設備占用時間，降低了設備折舊，減少了人工成本。刀具結構的改進，減小了刀具的返磨量，每次返磨量可控制在0.3mm以內，可返磨次數(shù)增加10%以上，同時將返磨合格率提高到100%，極大地降低了刀具成本。在不降低加工表面質量的前提下，能有效地繼續(xù)提高加工效率，同時保證每把刀具都能夠百分之百返磨合格，降低刀具成本，在常規(guī)刀具結構的基礎上創(chuàng)造性地提出了增加切削刃的方法來提高切削效率，刀體的直柄改為錐形結構以減小刀具長徑比，降低由于刀具長徑比過大造成的耦合振動，提高表面加工質量，同時降低了刀具成本及設各折舊成本。
本實施例用于航空用鈦合金軸流式整體葉輪的精銑加工，粗銑加工給精銑加工均勻留
1.5mm余量，之后熱處理。在精銑加工中，采用常規(guī)的私人球頭銑刀去除1.2mm余量，殘余高度為0.05mm，之后再采用本實施例提及的六刃銑刀去除剩余的0.3mm余量，精銑加工參與高度為0.005mm,以便于提高表面銑加工質量，為后續(xù)的葉片精拋光提供便利。精銑加工過程參數(shù)要求:
刀具直徑16mm ;刃數(shù)Z=6 ;最大長徑比7.5XD，D為刀具直徑；切深Ap=0.3mm，切削線速度 Vc=I^OmAiin ;每齒進給量 Fz=0.05mm ;轉速 n=2400RPM ;進給量 F=720mm/min。
本實施例的實施過程按以下步驟進行:
(1)計箅葉片型面加I可用的刀具直徑及允許的錐度范圍
(2)分析刀具I扛徑，確定最合理的刀具直徑及錐度大小
(3)選擇使用量最大的刀具
(4)計算該刀具直徑可增加的刃數(shù)
(5)編制數(shù)控程序及數(shù)控程序仿真
(6)零件加工試驗
(7)刀具返磨試驗
步驟(1)，根據(jù)計算，可用的刀具直徑可以在20mm以內，錐度容許范圍在3.5°以內。步驟(2)，通過簡單的數(shù)控程序仿真，20mm直徑的刀具雖然其剛性較好，刀具長徑比可進一步減小，但由于待加工的產(chǎn)品種類較多，為了最大可能減少刀具種類，綜合考慮所需加工的產(chǎn)品種類、加工部位、刀具剛性以及長徑比的變化，選擇直徑為16mm及IOmm的刀具進行結構改進最為合適。步驟(3)，通過計算刀具軌跡，使用量最大的刀具是直徑為16mm的整體硬質合金刀具，另外O IOmm的刀 具使用量僅次于O 16mm的刀具，可以作為各選方案。設計完成的刀具結構見圖1。步驟(4)，通用的O 16mm刀具為4個切削刃，其刃帶寬度、刃間容屑槽較深，在增加兩刃后，其刃間容屑能力變化較小。步驟(5)，利用整體葉輪專用CAM軟件MAX-PAC的多軸編程功能，在選定的切削區(qū)域中建立并生成刀具軌跡。由于本案例是加工軸流式整體葉輪，使用的是葉輪專用MAX—PAC軟件的MAX-AB (開式葉輪)CAM功能模塊，其優(yōu)點是在加工整體葉輪葉片自由曲面的加工區(qū)域可以參數(shù)化，利用VERICUT軟件仿真功能檢查程序的正確性，加工仿真效果見圖2。本案例被 加工材料為鈦合金，加工線速度12(Tl50m/min。生成的刀具軌跡見圖3，生成的數(shù)控程序如下:
權利要求
1.葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，由同軸且連接為一個整體的刀柄(I)、刀桿(2)以及設置在刀桿(2)前端的切削刃(3)構成；其特征在于:滿足下述要求: ①所述刀具直徑在8 16mm范圍內，刀具的切削刃數(shù)為6； ②切削刃(3)長度為15— 80mm，對應地刀頭有效長度為20_60mm ； ③刀具的刀柄(I)為錐柄結構，錐度在1.5° 6.5°之間； ④刀具切削線速度V。為60-200m/min。
2.按照權利要求1所述葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，其特征在于: ①刀具直徑為IOmm或16mm； ②切削刃(3)長度為20—40mm，對應地刀頭有效長度為25_50mm ； ③刀具的刀柄(I)錐度在1.5° 4.5°之間； ④在加工鈦合金時刀具切削線速度V。為110-150m/min，在加工高溫合金時刀具切削線速度V。為65-90m/min，在加工不銹鋼時刀具切削線速度V。為130_180m/min。
3.按照權利要求2所述葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，其特征在于: 當?shù)毒咧睆綖镮Omm時，刀柄(I)尺寸為16mm;當?shù)毒咧睆綖?6mm時，刀柄(I)尺寸為20mm ； 刀具的刀柄(I)錐度為4° ； 刀具前角為5°，后角為2°，螺旋角為20°，刃寬0.2mm，刀頭有效長度為35mm。
全文摘要
葉輪深孔加工用六刃錐形球銑刀，由刀柄(1)、刀桿(2)和設置在刀桿(2)前端的切削刃(3)構成；其滿足下述要求①所述刀具直徑在8~16mm范圍內，刀具的切削刃數(shù)為6；②切削刃(3)長度為15—80mm，對應地刀頭有效長度為20-60mm；③刀具的刀柄(1)為錐柄結構，錐度在1.5°~6.5°之間；④刀具切削線速度Vc為60-200m/min。本發(fā)明提高了深槽加工的效率和質量。隨著加工效率及加工質量的提高,減少了設備占用時間,降低了設備折舊,減少了人工成本。
文檔編號B23C5/10GK103157844SQ20111042393
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月18日 優(yōu)先權日2011年12月18日
發(fā)明者張積瑜, 師俊東, 張春華, 李丹 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司