废轮槽精铣刀改制半精铣刀的技术研究

魏崇巍

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

1 引言

轮槽铣刀是加工汽轮机转子轮槽的专用成型刀具，为了保证轮槽加工精度及余量分配，每个转子轮槽由粗铣刀、半精铣刀（一把或两把）、精铣刀来完成加工。此类成型铣刀十分昂贵，每把刀具价格约6000元，通常，一把精铣刀磨损0.15mm就必须报废，浪费很大。

2 改制的目的

通过认真分析、研究磨损报废的轮槽精铣刀，在保证轮槽半精铣刀制造精度前提下，采用最佳的工艺方案、优化其几何参数，再对该刀具进行表面处理（涂层技术），使其达到外购新刀具的切削性能及使用寿命，从而降低刀具费用。

3 改制刀具结构分析

3.1 加工余量的确定

图1 精铣刀轮廓与半精铣刀轮廓对比（余量图）

轮槽半精铣刀是精度要求较高的刀具（型线轮廓精度0.02mm 以内），所以对每个待改制的轮槽精铣刀都要经过探伤检测，挑选出未达到疲劳极限、满足改制要求的轮槽精铣刀。之后在放大仪上检验，以确定其有足够的余量可进行修磨。要求待改制精铣刀的外形轮廓尺寸（单面）必须大于标准轮槽半精铣刀轮廓0.2mm，即型线轮廓单面加工余量要在0.15mm以上。如图1所示，型线Ⅰ与型线Ⅱ之间的余量大于0.15mm，以保证改制后半精铣刀的外形轮廓尺寸精度要求。

3.2 轮槽精铣刀外圆及螺纹的改制方案

轮槽精铣刀的定位外圆D1比半精铣刀的定位外圆D2大很多，为了保证刀具制造质量，避免在大余量加工中出现刀具退火现象，采用的改制加工工艺方案如下：先利用数控线切割机床切割D1外圆及精铣刀螺纹部分 T，留0.3mm磨削余量，再运用外圆磨床磨至D2要求尺寸，如图2所示。

图2 轮槽精铣刀外圆及螺纹的改制

3.3 改制的轮槽半精铣刀采用最佳的几何参数及分屑槽型

（1）改制的轮槽半精铣刀选用0°圆周齿前角，粗糙度Ra0.8以上。

（2）利用五轴数控磨床，将轮槽精铣刀的轮廓型线Ⅰ加工为轮槽半精铣刀型线Ⅱ，如图1所示。选用铲齿后角，铲磨量K=3mm。

（3）在汽轮机转子轮槽加工中，半精铣刀的切削量最大，为了减小切削力，提高刀具耐用度，将改制的半精铣刀加工为铲齿波刃型分屑槽型后角。波刃选用圆弧形，如图3所示。波刃的槽深h=0.2～0.3mm，如图4所示。波刃的分屑槽宽度T=1～2mm。铣刀各齿选用交错波刃槽型，保证四条切削刃分屑互补，波刃的波长及波深均匀，以满足刀具各齿切削余量分配均匀，提高刀具使用寿命。

3.4 轮槽精铣刀端齿的改制

为了保证轮槽半精铣刀的切削加工精度，改制的半精铣刀端齿采用两长齿在中心相连，两短齿不过中心。为了端齿排屑顺畅，端面选用碟形，碟形角为 3°，端齿第一后角 6°，第二后角 12°，如图5所示。

3.5 表面处理技术应用

轮槽半精铣刀改制加工完成后，经对比试验，最后选用使用效果最佳的TiAlN涂层，大大提高了该刀具使用寿命。

图3 圆弧形波刃

图4 波刃的槽深及宽度

图5 端齿的碟形角及端齿前角

4 改制后效果

改制的轮槽半精铣刀在实际切削加工中，切削平稳，排屑顺畅，切削性能及刀具使用寿命均等同于外购新轮槽半精铣刀。此铣刀现已投入我公司三分厂使用，可为公司节省大量费用。