CN104968460A - 对诸如涡轮机转子盘或涡轮压缩机盘的部件拉削狭槽的方法及拉刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在诸如涡轮机转子盘(4)或涡轮压缩机盘等部件中拉削至少一个狭槽(3)，所述狭槽(3)通过以拉削角(a)倾斜的拉刀(1)加工。所述拉刀(1)具有为被拉削长度(L)的因数的内齿节距(P)。

Description

对诸如涡轮机转子盘或涡轮压缩机盘的部件拉削狭槽的方法及拉刀

技术领域

本发明涉及对诸如涡轮转子盘或涡轮压缩机盘等部件的狭槽进行拉削。

背景技术

本发明特别适用于对转子盘或涡轮压缩机或飞行器涡轮螺旋桨发动机拉削“枞树截面”或“球茎”形式的狭槽。

在传统意义上，涡轮发动机或飞行器涡轮螺旋桨发动机包括压缩机部分和旋转涡轮机。涡轮机依次包括转子盘，转子盘具有***附件(“枞树截面”或“球茎”形式的狭槽)，***附件分布在转子盘的周边上并且占用及保持所述涡轮机叶片的根脚。一些压缩机盘也包括这种附件。

这些附件通常通过拉削进行加工。

出于此原因起见，如图1A所示，使用一组拉刀1制作被加工狭槽3中的若干轧槽。

在涡轮机涡轮的转子盘4或压缩机盘的外周上的狭槽3为“枞树截面”或“球茎”形式的情况下，拉削通常在特定倾角(图1A中的拉削角α)下进行。由于这个原因，对于给定拉刀1推进到用于加工的狭槽3中，拉刀1的齿2(以给定节距P隔开)由于齿在狭槽3中的进入及离开对生成的狭槽3的壁施加交替的力。

如图1B所示，这些交替力(图1A中箭头F1、F2、F3)在对施加至拉刀1的力(合成箭头F)的方向上产生变化。导致拉削槽的变形。

该问题在小型部件的情况下尤其加剧。

本发明的目的是解决此问题。

已经提出许多优化拉削工具的通用多准则方法。

通常，拉刀的制造商禁止使用被拉削厚度的因数节距。在被拉削部件堆积的大多数目前情况下，使用被拉削厚度的因数节距可能在部件上产生大量变形。通常，该规律也适用于拉削单个部件的情况。

2003年11月16日至21日，p.1–11，在华盛顿诉讼IEMCE'03中由Ozturk,O.&Budak发表的“用于改进工具外观的拉削方法的模型(Modeling ofbroaching process for improved tool design)”文章已提出使用具有部件的厚度的因数节距的拉削工具。

作者在文章中指出，即使使用此解决方案，亦极其难以在部件的入口与出口之间产生力的零变化。

同样，该文章并不针对倾斜拉削的问题。

发明内容

本发明的目的特别用于减小切削力的变化以及减小狭槽的变形。

出于此目的起见，提供一种在诸如涡轮机转子盘或涡轮压缩机盘等部件中拉削至少一个狭槽的拉削方法，所述狭槽通过相对于部件具有拉削倾角的倾斜的拉刀加工。所述拉刀具有为被拉削长度的因数的内齿距。

因此，考虑到由于拉削角度而产生的被拉削部件的厚度与被拉削长度之间的差，优化了拉削的内齿距以使狭槽的变形最小化。

也提供一种用于执行该方法的拉刀。

附图说明

参照附图，本发明的其他特征和优点将从以下单纯示例性且并非限制性的描述中呈现。

-图1A和图1B示意性示出在根据现有技术的拉削工具下降期间拉削狭槽以及切削力的变化；

-图2示出转子盘和在该盘的外周处拉削加工“枞树截面”形式的狭槽的侧视图；

-图3为图2的细部图；

-图4为示出图2和图3的拉刀的齿在转子盘上加工的狭槽中的细部图；

-图5A和图5B示出根据本发明的可能实施方式拉削狭槽，以及在拉削工具下降期间切削力的变化，图5A为沿图4的线A-A截取的类似于图1的视图。

具体实施方式

图2至图4示出包括多个狭槽3的转子盘4以及用于加工狭槽3的拉刀1。狭槽3在这种情况下为“枞树截面”的形式，当然也可以为其他形式的附接槽(例如，“球茎”形式)。

拉刀1包括多个齿2。两个相继的齿通过芯体5成对地分开，芯体与齿的尖端之间的空置空间构成凹口室。

拉刀以倾斜方式(拉削角α)执行加工使得由转子盘4构成的部件的被拉削厚度Ep不同于被拉削长度L。

如图5A所示，所提供的拉刀利用为被拉削长度L的因数的拉刀节距P。

以此方式，齿2在另一个齿2离开加工部件时在加工部件(转子盘4)的外周处进入生成的狭槽3。

与被加工狭槽3的壁接合的切削齿2的力(图5A中箭头F1至F4)在狭槽3的任一侧上平衡。因此，限制了切削力(合力F)的变化并且消除了力的替代分量。

该原理通过图5B示出，其表示了切削力的微分为位移的函数。

考虑到以此方式加工的部件所允许的间隔公差，有利地选择节距的值为等于：

$P=\frac{\left(\frac{{\mathrm{ep}}^{max}+{\mathrm{ep}}^{min}}{2}\right)}{(n*cos(\frac{{\mathrm{\α}}^{max}+{\mathrm{\α}}^{min}}{2}\left)\right)}$

其中：

-Ep^max和Ep^min为盘部件的给定公差的最大厚度和最小厚度，

-α^max和α^min为给定公差的最大拉削角和最小拉削角，

-n为优选的接合齿数并为正整数。

应指出的是，厚度Ep针对拉刀1的给定轧槽(pass)而确定。

其根据被加工狭槽3的入口及出口上的拉削边缘之间的缘至缘之间的距离计算。

厚度Ep很可能根据拉刀1的轧槽所对应的狭槽的深度变化，其中，转子盘能够具有可变厚度，特别是在转子盘的外周处。

拉削角α针对每个轧槽而确定。拉削角α对应于拉刀1的下降所沿的轴线A与被拉削区域高度处的部件4的厚度之间的角。

刚描述的拉削在小型涡轮机转子盘，尤其在内齿距较小的盘的情况下特别有意义。

通过示例的方式，这种拉削可以有利地在厚度小于20mm，最大狭槽深度(图4中的Pmax)数量级为10至15mm以及最小狭槽宽度(图4中的c)为2至3mm的涡轮机盘和压缩机的情况下使用。

齿数n优选等于2但也可以等于3或4。

Claims (9)

1.一种在部件中加工至少一个狭槽的拉削方法，所述部件为诸如涡轮机转子盘或涡轮压缩机盘，所述狭槽通过相对于所述部件具有拉削角的倾斜的拉刀加工，其特征在于，所述拉刀具有为被拉削长度(L)的因数的内齿节距(P)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内齿拉刀节距(P)等于

$P=\frac{\left(\frac{{\mathrm{ep}}^{max}+{\mathrm{ep}}^{min}}{2}\right)}{(n*cos(\frac{{\mathrm{\α}}^{max}+{\mathrm{\α}}^{min}}{2}\left)\right)}$

其中：

-Ep^max和Ep^min为盘部件的给定公差的最大厚度和最小厚度，

-α^max和α^min为给定公差的最大拉削角和最小拉削角，

-n为正整数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，n在1与4之间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，n等于2。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，狭槽为在涡轮机转子盘或涡轮压缩机盘的外周处加工的“枞树截面”形式或“球茎”形式的狭槽。

6.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的拉刀，所述拉刀包括分布在拉刀长度上的由给定节距成对地分开的多个齿，其特征在于，所述拉刀的节距为被拉削长度的因数。

7.根据权利要求5所述的拉刀，其特征在于，拉刀的节距P等于

$P=\frac{\left(\frac{{\mathrm{ep}}^{max}+{\mathrm{ep}}^{min}}{2}\right)}{(n*cos(\frac{{\mathrm{\α}}^{max}+{\mathrm{\α}}^{min}}{2}\left)\right)}$

其中：

-Ep^max和Ep^min为盘部件的给定公差的最大厚度和最小厚度，-α^max和α^min为给定公差的最大拉削角和最小拉削角，

-n为优选的接合齿数(为正整数)。

8.根据权利要求7所述的拉刀，其特征在于，n在1与4之间。

9.根据权利要求7所述的拉刀，其特征在于，n等于2。