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双T形转子轮槽加工用成形车刀的研制

2020-03-27 00:001020

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go=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:
ctgjap=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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