双T形转子轮槽加工用成形车刀的研制

图1

0 前言

转子是汽轮机中极为重要的部件之一,转子工作时做高速旋转,不仅要承受动叶片所产生的离心力,更主要还承受动应力,因而转子轮槽要有很严密的尺寸精度和较低的表面粗糙度。某新机组转子轮槽采用双T形结构,形状如图1所示。
由图1可以看到轮槽型线较复杂,两个定位面,且型线尺寸较大,切削长度达54mm,这给加工刀具提出更高的要求,因此,成形车刀的设计是保证转子轮槽加工质量的关键要素。本文针对加工汽轮机转子双T形轮槽成形车刀的设计与制造进行探讨。

1 刀具材料的选择

转子的材料为30Cr2Ni4MoV,强度高,并且这种材料的韧性和粘性也较大;前面已提到成形车刀的切削长度较大,因而成形车刀的切削抗力非常大。综上分析结果,刀具材料选用超硬高速钢——钴高速钢W2Mo9Cr4VCo8(M42),其常温硬度HRC67-70。Co的加入,提高了刀具材料的耐热性、耐磨性,比普通高速钢有更长的耐用度。

2 刀具前角与后角的确定

双T形转子轮槽在加工中分二个工步进行。第一步采用普通弯头车刀,加工出双T槽的大致形状,单面留余量0.2mm。第二步采用成形精车刀,切除最后0.2mm余量,保证产品图纸的设计尺寸和表面粗糙度。因此,成形车刀的型线尺寸是保证轮槽尺寸的关键。设计型线精车刀时,上面已分析切削抗力很大,所以取较大的前角g
o=10°,后角ao=10°,这样保证刀具切削顺利,但型线车刀的廓形深度与理论廓形深度产生0.3mm~0.5mm的变化,根据前角和后角的大小修正廓形深度尺寸公式: ctgj ap=ctgj(1-tgatgg)
t01=t1tgjctgjap

图2式中,j=45°,jap为刃磨前角之前成形车刀的j尺寸,t1=16.3mm,t01为刃磨前角之前成形车刀的t1尺寸,这样,成形车刀刃磨前角之后,车刀廓形深度与理论深度一致。图2为成形车刀的制造详图。

3 刀具的制造要点

制造成形车刀时,关键是保证成形车刀的前角与后角。后角是由线切割加工,一次完成,前角刃磨时,由于两处直线段不在同一竖直平面,若一次刃磨前角完成,两直线段刀尖在高度方向有落差,这样造成刀具型线与产品型线有0.2mm差异。因此刃磨前角时,分两段刃磨,保证两处直线段刀尖在同一水平面。

4 结束语

在加工中采用成形车刀,可一次形成成形表面,操作简便。加工精度稳定、生产效率高。

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