CN114192857B - 一种用于加工航空发动机叶轮的刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，包括刀杆，刀杆的底部设置有粗刀部，刀杆的顶端两侧均开设有定位槽，粗刀部上设置有锥刀部，锥刀部的底部设置有球型部，锥刀部包含锥形铣刀本体、多个第二螺纹槽、多个平切角、V型槽和连接杆，连接杆的上方设置有限位机构，球型部包含球体、两个连接槽和四个加强筋，限位机构包含滑槽、四个按压槽、四个按压块、限位槽、弹片和固定钉。本发明利用刀杆、粗刀部、锥刀部和球型部相配合的设置方式，在无需更换刀具的情况下通过数控铣削加工车床能分别对叶轮的不同部位进行精密加工，提高了对航空发动机叶轮的加工效率和精度，通过限位机构，使锥刀部的使用和收纳更加稳定。

Description

一种用于加工航空发动机叶轮的刀具

技术领域

本发明涉及叶轮加工领域，特别涉及一种用于加工航空发动机叶轮的刀具。

背景技术

涡轮叶轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械，它是航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机、汽车、船舶涡轮增压器的主要部件之一，航空发动机叶轮整体的结构复杂，叶片型面为复杂自由曲面，扭曲度大，对加工精度的要求高，相邻叶片之间通道深而窄，整体叶轮多使用钛合金、高温合金等难加工材料，且其叶片薄且叶型复杂，使整体叶轮的加工困难，而现有的五轴联动数控铣削加工由于其具有快速反应性、可靠性高、加工柔性好及生产准备周期短等优点，在航空发动机叶轮的制造领域得到广泛的应用，根据叶轮的不同加工位置，使其能进行侧铣、插铣和摆线铣等铣削方式。

由于现有的航空发动机叶轮在加工中普遍使用球头铣刀来加工，而现有的球头铣刀的结构简单，不能同时对直纹面和立体型面较为平坦的大型表面进行加工，导致在五轴联动数控铣削加工车床中加工时，需要根据叶轮的不同面进行刀具更换，影响到整体加工效率和精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，包括刀杆，所述刀杆的底部设置有粗刀部，所述刀杆的顶端两侧均开设有定位槽，所述粗刀部上设置有锥刀部，所述锥刀部的底部设置有球型部；

所述锥刀部包含锥形铣刀本体、多个第二螺纹槽、多个平切角、V型槽和连接杆，所述连接杆的上方设置有限位机构；

所述球型部包含球体、两个连接槽和四个加强筋；

所述限位机构包含滑槽、四个按压槽、四个按压块、限位槽、弹片和固定钉，所述弹片的两侧与相邻两个按压槽的内腔滑动穿插连接。

优选的，所述粗刀部包含平底立铣刀本体、多个第一螺纹槽和多个波纹槽，多个所述第一螺纹槽呈环形阵列开设于平底立铣刀本体的底部。

优选的，四个所述加强筋呈环形阵列与锥形铣刀本体的底端固定连接，相邻两个所述加强筋与连接槽的两端固定连接。

优选的，多个所述波纹槽等距开设于平底立铣刀本体的外壁，所述滑槽开设于平底立铣刀本体的中部。

优选的，所述球体与锥形铣刀本体的底端固定连接，两个所述连接槽开设于球体外壁的两侧。

优选的，所述锥形铣刀本体与滑槽的内腔滑动连接，四个所述按压槽分别开设于刀杆外壁的两侧。

优选的，所述按压块与按压槽的内腔滑动连接，所述限位槽开设于连接杆的顶部。

优选的，所述弹片与限位槽的内腔滑动穿插连接，所述弹片通过固定钉与限位槽的内壁固定连接。

优选的，所述连接杆的顶端固定连接有滑动杆，所述滑动杆与刀杆的顶部滑动穿插连接。

优选的，多个所述第二螺纹槽呈环形阵列开设于锥形铣刀本体的外壁，多个所述平切角呈环形阵列开设于锥形铣刀本体的底端外部，所述V型槽开设于相邻两个第二螺纹槽之间。

本发明的技术效果和优点：

（1）本发明利用刀杆、粗刀部、锥刀部和球型部相配合的设置方式，在无需更换刀具的情况下通过数控铣削加工车床能分别对叶轮的不同部位进行精密加工，提高了对航空发动机叶轮的加工效率和精度，通过限位机构，使锥刀部的使用和收纳更加稳定；

（2）本发明利用平底立铣刀本体、第一螺纹槽和波纹槽相配合的设置方式，便于对叶轮流道定轴进行粗加工，提高对叶轮流道的加工效率，通过锥形铣刀本体、第二螺纹槽和平切角，便于对叶轮流道弧线进行粗加工，通过V型槽的高速转动，使流道弧线的加工更加流畅；

（3）本发明利用球体、连接槽和加强筋相配合的设置方式，通过球体与加强筋与锥形铣刀本体底部的连接，便于提高锥形铣刀本体底部刀刃处的刚性强度，同时便于对叶轮的叶片及叶根等进行精细加工，提高加工效率和加工的精确度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明整体正面局部剖视结构示意图。

图3为本发明整体仰面结构示意图。

图4为本发明图2中A处局部放大结构示意图。

图5为本发明图2中B处局部放大结构示意图。

图6为本发明球头处正面结构示意图。

图中：1、刀杆；2、粗刀部；201、平底立铣刀本体；202、第一螺纹槽；203、波纹槽；3、定位槽；4、锥刀部；401、锥形铣刀本体；402、第二螺纹槽；403、平切角；404、V型槽；405、连接杆；5、球型部；501、球体；502、连接槽；503、加强筋；6、限位机构；601、滑槽；602、按压槽；603、按压块；604、限位槽；605、弹片；606、固定钉；7、滑动杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-6所示的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，包括刀杆1，刀杆1的顶端两侧均开设有定位槽3，便于与机床上刀具接口精细卡接固定，使刀杆1能进行旋转，刀杆1的底部设置有粗刀部2，粗刀部2包含平底立铣刀本体201、多个第一螺纹槽202和多个波纹槽203，多个第一螺纹槽202呈环形阵列开设于平底立铣刀本体201的底部，且第一螺纹槽202的开设角度为50°，使平底立铣刀本体201的外壁呈50°螺旋状刃带，便于对叶轮的流道进行粗加工，使叶轮流道定轴的加工效率更高，多个波纹槽203等距开设于平底立铣刀本体201的外壁，使刀带呈波纹齿状结构，便于提高平底立铣刀本体201在粗加工过程中的抗崩损性能，使叶轮这种难加工材质的加工更加便捷，提高对叶轮粗加工效率；

粗刀部2上设置有锥刀部4，锥刀部4包含锥形铣刀本体401、多个第二螺纹槽402、多个平切角403、V型槽404和连接杆405，第二螺纹槽402的开设角度为30°-35°，通过多个第二螺纹槽402的开设，使锥形铣刀本体401的外壁呈30°-35°螺旋角刃带，便于对叶轮弧形流道及叶片的粗加工，同时降低锥形铣刀本体401刀刃的钝化，使刀具更加耐磨，同时便于在铣削加工面时，将铣削面的碎屑带离，降低碎屑对锥形铣刀本体401的持续加工的影响，使锥形铣刀本体401的精确度更高，多个第二螺纹槽402呈环形阵列开设于锥形铣刀本体401的外壁，多个平切角403呈环形阵列开设于锥形铣刀本体401的底端外部，V型槽404开设于相邻两个第二螺纹槽402之间，通过V型槽404的开设，使锥形铣刀本体401的加工精度更加准确，同时便于带走细小碎屑，通过平切角403的开设，便于对叶轮加工面的磨削，使叶轮流道弧线的粗加工和对叶片之间窄小位置的加工更加便捷且稳定；

锥刀部4的底部设置有球型部5，球型部5包含球体501、两个连接槽502和四个加强筋503，球体501与锥形铣刀本体401的底端固定连接，便于通过球体501，降低锥形铣刀本体401底部的钝化现象，两个连接槽502开设于球体501外壁的两侧，连接槽502呈弧形结构，且连接槽502的边角处呈锋利结构，使球体501的外壁形成弧形微切削刃，四个加强筋503呈环形阵列与锥形铣刀本体401的底端固定连接，且加强筋503的另一端呈环形阵列与球体501的外壁固定连接，通过加强筋503，便于提高锥形铣刀本体401底部的刚度，降低锥形铣刀本体401的磨损钝化，相邻两个加强筋503与连接槽502的两端固定连接，加强筋503的弧形与连接槽502的内腔形成连续弧形结构，便于对叶轮的叶片及叶根等进行精细磨削，使加工面光滑整齐，且无毛刺，提高加工效率和加工的精确度，平底立铣刀本体201、锥形铣刀本体401和球体501均为超细硬质合金基体，具有优异耐磨性能；

连接杆405的上方设置有限位机构6，限位机构6包含滑槽601、四个按压槽602、四个按压块603、限位槽604、弹片605和固定钉606，滑槽601开设于平底立铣刀本体201的中部，锥形铣刀本体401与滑槽601的内腔滑动连接，且连接杆405与滑槽601的内腔滑动穿插连接，限位槽604开设于连接杆405的顶部，弹片605与限位槽604的内腔滑动穿插连接，弹片605通过固定钉606与限位槽604的内壁固定连接，便于弹片605的底部固定，使弹片605在跟随连接杆405转动时，不会发生位置偏移现象，弹片605的两侧与相邻两个按压槽602的内腔滑动穿插连接，四个按压槽602分别开设于刀杆1外壁的两侧，按压块603与按压槽602的内腔滑动连接，且按压块603的顶端和底端均固定连接有活动块，按压槽602内壁的顶端和底端均开设有活动槽，活动块与活动槽的内腔滑动穿插连接，便于提高按压块603滑动的稳定性，便于通过按压块603的按压，使按压块603的一端能顶动弹片605的顶部，便于弹片605能被顶出按压槽602的内腔，便于连接杆405的移动，使锥形铣刀本体401的收纳和使用更加便捷；

连接杆405的顶端固定连接有滑动杆7，滑动杆7与刀杆1的顶部滑动穿插连接，便于通过滑动杆7的按压，使连接杆405的滑动更加便捷，且滑动杆7的两侧均固定连接有卡块，滑槽601内壁顶部的两侧均固定连接有卡槽，卡块与卡槽的内腔滑动穿插连接，便于通过卡块与卡槽的位置限定，使滑动杆7的滑动更加稳定，便于连接杆405能稳定在滑槽601的内腔滑动，使弹片605能稳定在自身弹性下与按压槽602的内腔滑动穿插，使锥形铣刀本体401的使用更加稳定，且平底立铣刀本体201的外壁、锥形铣刀本体401的外壁和球体501的外壁均涂覆有氮铝化钛涂层，便于增强刀具的耐摩擦、耐高温及耐腐蚀等性能。

本发明工作原理：

在五轴联动数控铣削加工车床上对叶轮进行加工时，通过第一螺纹槽202的开设，使平底立铣刀本体201的外壁呈螺旋状刃带，通过波纹槽203的开设，使刃带上的刃口呈波纹状，便于对大面积的叶轮流道定轴进行粗加工，提高对叶轮流道的加工效率，在叶轮的流道确定后，通过按压其中两个按压块603，使弹片605的两侧滑出其中两个按压槽602的内腔，通过滑动杆7的按压，使连接杆405在滑槽601的内腔滑动，通过卡槽和卡块的连接，便于提高连接杆405滑动的稳定性，便于弹片605能稳定与其中另两个按压槽602的内腔滑动穿插，便于锥形铣刀本体401的一端伸出平底立铣刀本体201的底部，使刀具长度加长，便于对细小缝隙进行加工，使其在无需更换刀具的情况下能分别对叶轮的不同部位进行精密加工，提高了对航空发动机叶轮的加工效率和精度，通过锥形铣刀本体401上开设的第二螺纹槽402，使锥形铣刀本体401的外壁形成30°-35°螺旋角刃带，使刀具更加耐磨的同时，便于对加工碎屑的清理，使其不会堆积在加工面上，通过V型槽404的开设，便于带走加工面的细小毛刺，同时通过V型槽404的高速转动，提高加工面的加工精度，使流道弧线的加工更加流畅，提高对叶轮加工的精细度，通过平切角403的开设，使锥形铣刀本体401的底部呈锥形结构，便于对叶轮流道弧线进行粗加工和对一些叶片的窄小位置进行稳定加工，通过球体501与锥形铣刀本体底部401的固定，便于防止锥形铣刀本体401底端的钝化，提高对锥形铣刀本体401的刃口强度，通过加强筋503与锥形铣刀本体401底部的连接，便于提高锥形铣刀本体401底部刀刃处的刚性强度，通过连接槽502的开设，使球体501的外壁形成弧形微切削刃，便于对叶轮的叶片及叶根等进行精细加工，使加工面光滑整齐，且无毛刺，提高加工效率和加工的精确度。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，包括刀杆（1），其特征在于，所述刀杆（1）的底部设置有粗刀部（2），所述刀杆（1）的顶端两侧均开设有定位槽（3），所述粗刀部（2）上设置有锥刀部（4），所述锥刀部（4）的底部设置有球型部（5）；

所述锥刀部（4）包含锥形铣刀本体（401）、多个第二螺纹槽（402）、多个平切角（403）、V型槽（404）和连接杆（405），所述锥形铣刀本体（401）与滑槽（601）的内腔滑动连接，所述连接杆（405）的上方设置有限位机构（6）；

所述球型部（5）包含球体（501）、两个连接槽（502）和四个加强筋（503）；

所述限位机构（6）包含滑槽（601）、四个按压槽（602）、四个按压块（603）、限位槽（604）、弹片（605）和固定钉（606），四个所述按压槽（602）分别开设于刀杆（1）外壁的两侧，所述按压块（603）与按压槽（602）的内腔滑动连接，所述限位槽（604）开设于连接杆（405）的顶部，所述弹片（605）的两侧与相邻两个按压槽（602）的内腔滑动穿插连接，所述弹片（605）与限位槽（604）的内腔滑动穿插连接，所述弹片（605）通过固定钉（606）与限位槽（604）的内壁固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，其特征在于，所述粗刀部（2）包含平底立铣刀本体（201）、多个第一螺纹槽（202）和多个波纹槽（203），多个所述第一螺纹槽（202）呈环形阵列开设于平底立铣刀本体（201）的底部。

3.根据权利要求2所述的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，其特征在于，四个所述加强筋（503）呈环形阵列与锥形铣刀本体（401）的底端固定连接，相邻两个所述加强筋（503）与连接槽（502）的两端固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，其特征在于，多个所述波纹槽（203）等距开设于平底立铣刀本体（201）的外壁，所述滑槽（601）开设于平底立铣刀本体（201）的中部。

5.根据权利要求1所述的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，其特征在于，所述球体（501）与锥形铣刀本体（401）的底端固定连接，两个所述连接槽（502）开设于球体（501）外壁的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，其特征在于，所述连接杆（405）的顶端固定连接有滑动杆（7），所述滑动杆（7）与刀杆（1）的顶部滑动穿插连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于加工航空发动机叶轮的刀具，其特征在于，多个所述第二螺纹槽（402）呈环形阵列开设于锥形铣刀本体（401）的外壁，多个所述平切角（403）呈环形阵列开设于锥形铣刀本体（401）的底端外部，所述V型槽（404）开设于相邻两个第二螺纹槽（402）之间。

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