CN106424966A - 一种带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺及磨削设备 - Google Patents

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陈子彦
郁爱佳
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Abstract

本发明涉及一种等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺及磨削设备包括以下步骤：以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角等于非工作面的齿形角为准，调整正弦磁力台到额定角度，再将轮槽拉刀固定在正弦磁力台上；对轮槽拉刀齿形进行粗磨、半精磨和精磨；用铲磨齿形后角砂轮分别铲磨轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角和非工作面的齿形后角，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与非工作面的齿形后角相等；利用铲磨轮切齿形砂轮对轮槽拉刀枞树形齿廓上的轮切齿形进行整体精密铲磨。本发明具有齿形工作面与非工作面的拉削余量一致，磨削后的拉刀工作面与非工作面对称受力，使用寿命较长、切削精度高、切屑卷屑方便和切削负荷较小的特点。

Description

一种带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺及磨削设备
技术领域
本发明涉及一种轮槽拉刀的磨削工艺，特别是一种等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺及磨削设备。
背景技术
汽轮机转子是汽轮机的动力部分和核心部分，转子加工质量的好坏将直接影响到整个汽轮机的性能。多级轮盘是转子的主要组成部分，轮盘轮槽加工的质量将直接影响汽轮机的出力及振动情况，因此轮槽的加工是转子加工中最为关键、最为困难的环节。目前国内生产的30万千瓦、60万千瓦机组和核电机组的轮槽结构采用的都是枞树型，这种结构的轮槽增大了叶根与轮槽的接触面积，使载荷分布更加均匀，但其尺寸精度要求高，加工制造困难。
现有的枞树型榫齿轮槽拉刀在磨削榫齿齿形时，必须保证在磨削过程中，砂轮的进刀方向与拉刀图纸规定的节线方向垂直，即成型砂轮的节线位置应与机床的进给方向垂直，也就是与机床床面的方向平行。采用这种方式磨削而成的枞树型轮槽拉刀齿形工作面与非工作面会因拉削量不一致而形成单齿单侧受力，影响轮槽拉刀的使用寿命。
因此，目前的枞树型轮槽拉刀磨削工艺，存在齿形工作面与非工作面的拉削量不一致，磨削后的拉刀单齿单侧受力，使用寿命较短的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺及磨削设备，它具有齿形工作面与非工作面的拉削余量一致，磨削后的拉刀工作面与非工作面对称受力，使用寿命较长的特点。
本发明的技术方案：一种带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，包括以下步骤,
a、以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角等于轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形角为准，调整正弦磁力台到额定角度，再将轮槽拉刀固定在正弦磁力台上；
b、利用粗磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行粗磨；
c、利用半精磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行半精磨；
d、利用精确修整后的精磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行磨削；
e、结合精磨砂轮齿廓、轮槽拉刀齿形前角、轮槽拉刀齿形后角及轮槽拉刀刀齿刃带，制造铲磨齿形后角砂轮，并用铲磨齿形后角砂轮分别铲磨轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角和轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角相等；
f、利用铲磨轮切齿形砂轮对轮槽拉刀枞树形齿廓上的轮切齿形进行整体精密铲磨。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述步骤a中，轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角为10～50度。优选为27.5度。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述步骤d中，精磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行磨削后，轮槽拉刀齿形的轮廓度误差值控制在9微米之内，同时轮槽拉刀枞树型齿形工作面齿距误差控制在4微米之内。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述步骤e中，经铲磨齿形后角砂轮铲磨后的轮槽拉刀，刀齿刃带一致性控制在0.09mm之内。从而保证多次修磨后轮槽拉刀的齿形轮廓度误差满足产品要求，使得轮槽拉刀的可修磨次数多，延长拉刀寿命。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述步骤e中，轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角为0～30度。优选为3.5度。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述精磨砂轮、铲磨齿形后角砂轮和铲磨轮切齿形砂轮分别用金刚石滚轮或者用带有金刚石笔的修整器进行修整。精磨砂轮修整后的截形精度能够保证轮槽拉刀轮廓的精度，进而保证了汽轮机轮盘轮槽轮廓的精度；铲磨齿形后角砂轮修整后的截形精度能够保证轮槽拉刀轮廓的精度和轮槽拉刀的可修磨次数，进而能够保证轮槽拉刀的使用寿命；铲磨轮切齿形砂轮修整后的截形精度能够保证轮槽拉刀轮切齿形的精度，进而能够保证轮槽拉刀在使用时的切屑、分屑和卷屑效果以及拉削的平稳性。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述对轮槽拉刀的齿形加工和精密铲磨均是在数控精密平面磨床上进行的。保证了轮槽拉刀的齿形加工和精密铲磨工序中的精确度。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述轮槽拉刀的铲磨采用成形平磨拉刀齿形后再铲磨齿形后角的方式，铲磨工艺和相应铲磨砂轮的截形随着待铲磨轮槽拉刀齿形的变化而变化。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述步骤e中，制造出的铲磨齿形后角砂轮，先沿着轮槽拉刀齿形后角做直线运动，铲磨出直线段后角面后，再铲磨，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角相等。
前述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺中，所述半精磨齿形之后还包括对轮槽拉刀进行人工时效处理的步骤，热处理温度为245～255℃，保温时间为6.5～7.5小时。以此来减小轮槽拉刀因强力磨削引起的变形。
一种轮槽精拉刀的齿形数控磨削设备，包括机床，机床上设有正弦磁力台，正弦磁力台的角度设置以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角等于轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形角为准。
与现有技术相比，本发明通过调整正弦磁力台的角度使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角与非工作面的齿形角相等，在此基础上又使用铲磨齿形后角砂轮进行磨削，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与非工作面的齿形后角相等，从而使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面的拉削余量相等，保证了轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面拉削时接近对称受力，避免了单齿单侧受力，延长了拉刀的使用寿命。
此外，在理论分析和拉刀实际拉削时，同等条件下轮槽拉刀纵树型齿形工作面与非工作面的磨损是一致的，轮槽拉刀齿形前角的修磨量很容易确定，在轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面的齿形后角相等的情况下，在每次轮槽拉刀齿形前角的修磨后，轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面的齿形是同步缩小的，更有利用轮槽拉刀整体使用寿命的提升，无论是新拉刀还时修磨后的拉刀，轮槽拉刀齿形轮廓度的误差值低，轮槽拉刀齿形的轮廓度误差值小于9微米，轮槽拉刀枞树型齿形工作面齿距误差小于4微米，轮槽拉刀齿形后角的铲磨精度高，铲磨后轮槽拉刀刀齿刃带一致性小于0.09mm。本发明等切削角的磨削工艺，有利于切屑卷屑，降低了切削力，减小了切削负荷，拉削时拉刀振动小；本发明适用于国外进口的大型复杂高精度轮槽拉床，改善了轮槽拉削效果，提高了轮槽拉削的工作效率。因此，本发明具有齿形工作面与非工作面的拉削余量一致，磨削后的拉刀工作面与非工作面对称受力，使用寿命较长、切削精度高、切屑卷屑方便和切削负荷较小的特点。
附图说明
图1是本发明砂轮磨削轮槽拉刀齿形的工作状态图；
图2是本发明精磨砂轮的结构图；
图3是图2中A部放大图；
图4是本发明铲磨齿形后角砂轮的结构图；
图5是本发明铲磨轮切齿形砂轮的结构图；
图6是图5中B部放大图；
图7是本发明工作面和非工作面的拉削余量相等示意图；
图8是本发明的刀齿结构示意图；
图9是本发明砂轮对轮槽拉刀齿形的铲磨方向示意图。
附图中的标记为：1-工作面的齿形角，2-正弦磁力台，3-精磨砂轮，4-齿形前角，5-齿形后角，6-刀齿刃带，7-铲磨齿形后角砂轮，8-铲磨轮切齿形砂轮，9-非工作面的齿形角，10-工作面的拉削余量，11-非工作面的拉削余量。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，构成如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，包括以下步骤,
a、以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角1等于轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形角9为准，调整正弦磁力台2到额定角度，调整正弦磁力台2的角度范围为0～30度，优选为3.5度；再将轮槽拉刀固定在正弦磁力台2上；轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角1为10～50度；优选为27.5度；
b、利用粗磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行粗磨；
c、利用半精磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行半精磨；半精磨齿形之后对轮槽拉刀进行人工时效处理，热处理温度为245～255℃，优选为250℃，保温时间为6.5～7.5小时，优选为7小时，以此来减小轮槽拉刀因强力磨削引起的变形；
d、利用精确修整后的精磨砂轮3对轮槽拉刀齿形进行磨削；精磨砂轮3对轮槽拉刀齿形进行磨削后，轮槽拉刀齿形的轮廓度误差值控制在9微米之内，同时轮槽拉刀枞树型齿形工作面齿距误差控制在4微米之内；
e、结合精磨砂轮3齿廓、轮槽拉刀齿形前角4、轮槽拉刀齿形后角5及轮槽拉刀刀齿刃带6，制造铲磨齿形后角砂轮7，铲磨齿形后角砂轮7齿廓随着铲磨工艺、斜铲角度、砂轮直径、轮槽拉刀齿距的变化做相应变化；并用铲磨齿形后角砂轮7分别铲磨轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角和轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角相等；经铲磨齿形后角砂轮7铲磨后的轮槽拉刀，刀齿刃带6一致性控制在0.09mm之内；轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角为0～30度；优选为3.5度；制造出的铲磨齿形后角砂轮7，先沿着轮槽拉刀齿形后角5做直线运动，铲磨出直线段后角面后，再铲磨，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角相等；
f、利用铲磨轮切齿形砂轮8对轮槽拉刀枞树形齿廓上的轮切齿形进行整体精密铲磨。
所述精磨砂轮3、铲磨齿形后角砂轮7和铲磨轮切齿形砂轮8分别用金刚石滚轮或者用带有金刚石笔的修整器进行修整。所述对轮槽拉刀的齿形加工和精密铲磨均是在数控精密平面磨床上进行的。所述轮槽拉刀的铲磨采用成形平磨拉刀齿形后再铲磨齿形后角5的方式，铲磨工艺和相应铲磨砂轮的截形随着待铲磨轮槽拉刀齿形的变化而变化。
一种轮槽精拉刀的齿形数控磨削设备，构成如图1和图9所示，包括机床，机床上设有正弦磁力台2，正弦磁力台2的角度设置以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角1等于轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形角9为准。其中轮槽拉刀的中心线与砂轮无需平行，同时拉刀的节线与机床的进给方向也无需垂直。
本发明通过调整正弦磁力台2的角度使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角1与非工作面的齿形角9相等，在此基础上又使用铲磨齿形后角砂轮7进行磨削，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与非工作面的齿形后角相等，从而使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的拉削余量10与非工作面的拉削余量11相等，保证了轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面拉削时接近对称受力，避免了单齿单侧受力，延长了拉刀的使用寿命。此外，在理论分析和拉刀实际拉削时，同等条件下轮槽拉刀纵树型齿形工作面与非工作面的磨损是一致的，轮槽拉刀齿形前角4的修磨量很容易确定，在轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面的齿形后角相等的情况下，在每次轮槽拉刀齿形前角4的修磨后，轮槽拉刀枞树型齿形工作面与非工作面的齿形是同步缩小的，更有利用轮槽拉刀整体使用寿命的提升，无论是新拉刀还时修磨后的拉刀，轮槽拉刀齿形轮廓度的误差值低，轮槽拉刀齿形的轮廓度误差值小于9微米，轮槽拉刀枞树型齿形工作面齿距误差小于4微米，轮槽拉刀齿形后角的铲磨精度高，铲磨后轮槽拉刀刀齿刃带6一致性小于0.09mm。本发明等切削角的磨削工艺，有利于切屑卷屑，降低了切削力，减小了切削负荷，拉削时拉刀振动小；本发明适用于国外进口的大型复杂高精度轮槽拉床，改善了轮槽拉削效果，提高了轮槽拉削的工作效率。因此，本发明具有齿形工作面的拉削余量10与非工作面的拉削余量11一致，磨削后的拉刀工作面与非工作面对称受力，使用寿命较长、切削精度高、切屑卷屑方便和切削负荷较小的特点。

Claims (10)

1.一种带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：包括以下步骤,
a、以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角(1)等于轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形角(9)为准，调整正弦磁力台(2)到额定角度，再将轮槽拉刀固定在正弦磁力台(2)上；
b、利用粗磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行粗磨；
c、利用半精磨砂轮对轮槽拉刀齿形进行半精磨；
d、利用精确修整后的精磨砂轮(3)对轮槽拉刀齿形进行磨削；
e、结合精磨砂轮(3)齿廓、轮槽拉刀齿形前角(4)、轮槽拉刀齿形后角(5)及轮槽拉刀刀齿刃带(6)，制造铲磨齿形后角砂轮(7)，并用铲磨齿形后角砂轮(7)分别铲磨轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角和轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角相等；
f、利用铲磨轮切齿形砂轮(8)对轮槽拉刀枞树形齿廓上的轮切齿形进行整体精密铲磨。
2.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述步骤a中，轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角(1)为10～50度。
3.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述步骤d中，精磨砂轮(3)对轮槽拉刀齿形进行磨削后，轮槽拉刀齿形的轮廓度误差值控制在9微米之内，同时轮槽拉刀枞树型齿形工作面齿距误差控制在4微米之内。
4.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述步骤e中，经铲磨齿形后角砂轮(7)铲磨后的轮槽拉刀，刀齿刃带(6)一致性控制在0.09mm之内。
5.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述步骤e中，轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角为0～30度。
6.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述精磨砂轮(3)、铲磨齿形后角砂轮(7)和铲磨轮切齿形砂轮(8)分别用金刚石滚轮或者用带有金刚石笔的修整器进行修整。
7.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述对轮槽拉刀的齿形加工和精密铲磨均是在数控精密平面磨床上进行的。
8.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述轮槽拉刀的铲磨采用成形平磨拉刀齿形后再铲磨齿形后角(5)的方式，铲磨工艺和相应铲磨砂轮的截形随着待铲磨轮槽拉刀齿形的变化而变化。
9.根据权利要求1所述的带等切削角的轮槽精拉刀磨削工艺，其特征在于：所述步骤e中，制造出的铲磨齿形后角砂轮(7)，先沿着轮槽拉刀齿形后角(5)做直线运动，铲磨出直线段后角面后，再铲磨，使得轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形后角与轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形后角相等。
10.一种轮槽精拉刀的齿形数控磨削设备，其特征在于：包括机床，机床上设有正弦磁力台(2)，正弦磁力台(2)的角度设置以轮槽拉刀枞树型齿形工作面的齿形角(1)等于轮槽拉刀枞树型齿形非工作面的齿形角(9)为准。
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