大直徑硬質合金螺紋梳刀研制

朱建軍

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

大直徑硬質合金螺紋梳刀研制

朱建軍

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

針對汽輪機高中壓缸等工件用的內(nèi)螺紋加工困難、成本高等問題，研制出大直徑硬質合金螺紋梳刀，解決了該加工難題，提高了加工效率，節(jié)約了成本。

內(nèi)螺紋；螺紋梳刀；大直徑

0 引言

隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，加工內(nèi)容和范圍也在不斷變化和擴展，相應的加工方式也跟隨提升和變化，這就對刀具的品質要求越來越高，如何設計制造出低成本高品質的刀具成為刀具發(fā)展的趨勢，螺紋梳刀就是典型的代表。

1 汽輪機高中壓缸用內(nèi)螺紋加工現(xiàn)狀

汽輪機高中壓缸等大型工件由于特殊工作環(huán)境（如高溫，高壓等）需要很高連接強度，所以廣泛采用M95以上公制或3″～6"英制螺紋接配。其內(nèi)螺紋具有加工精度要求高的特點，這就給內(nèi)螺紋的加工帶來很大困難。最早采用高速鋼成組絲錐加工，這種工藝和刀具，不但切削效率低，且排屑不暢，致使加工質量不穩(wěn)定，加工出來的內(nèi)螺紋表面質量差，加工精度難以保證設計要求，且經(jīng)常會出現(xiàn)亂牙、掉牙現(xiàn)象。同時為了保證加工質量，也采用數(shù)控龍門銑的旋風銑加工，但是加工效率很低，一個螺孔的螺紋要3～4 h加工完成。近幾年又研制出大螺旋角絲錐和內(nèi)容屑絲錐，使加工質量和效率有了較大提高，但這些絲錐材料均為高速鋼，其加工質量和效率的提高還適應不了日益發(fā)展的生產(chǎn)需求，同時該類絲錐對較大直徑螺孔的加工有局限性。為提高切削效率，現(xiàn)在普遍采用螺紋梳刀加工大直徑螺紋孔，其效率高，質量有保證，但是大直徑硬質合金螺紋梳刀目前世界上僅有少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家工具公司（如瑞典山高、以色列伊斯卡、美國肯納等）有產(chǎn)品提供，國產(chǎn)化剛剛起步。

2 產(chǎn)品的研制

為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，自行研制大直徑硬質合金螺紋梳刀來替代昂貴的進口刀具，成為很一個新的課題。

2.1 課題的目的

為提高工具部門制造水平，培養(yǎng)人才，并為今后制造更多的高、精水平的刀具，創(chuàng)出一條新路。開發(fā)研制大直徑高精度（±0.005～±0.01 mm）且具有互換性（每把刀具、每個刀槽）的硬質合金內(nèi)螺紋梳刀，以滿足大螺紋加工的要求。

2.2 機夾式整體結構大直徑硬質合金螺紋梳刀的結構特點

圖1 機夾裝配式結構大直徑硬質合金螺紋梳刀機構圖

如圖1所示，螺紋梳刀顧名思義就是用梳子一樣的刀具“梳理”出螺紋，刀片像梳子齒，刀體像梳子把，刀片的齒形就是要加工的螺紋齒形，當數(shù)控機床加工螺紋就是做螺旋線運動，螺紋梳刀加工平面做一個圓周差補運動，軸向就位移一個齒距，從上往下刀片的第二個齒終點運動到第一個齒的起點位置，刀片的第三個齒終點運動到第二個齒的起點位置，刀片的最后一個齒終點運動到倒數(shù)第二個齒的起點位置，螺紋梳刀一個圓周運動就可以加工出和刀片齒數(shù)相同數(shù)目的螺紋，效率很高。

2.3 刀具材料和熱處理等的選擇

國外刀體材料為CrWMn、9CrSi等強度高、熱處理后變形較小的合金工具鋼，采用這種材料，刀具是在粗加工完后進行熱處理（55～60HRC），然后再進行磨削精加工。我們選用的是25Cr2MoV合金鋼，熱處理調質后進行加工，然后進行表面氮化處理，以確保刀體有良好的耐磨性。為保證刀具的徑向、軸向跳動，我們制造的專用芯軸和內(nèi)孔間隙控制在0.01 mm以內(nèi)。同時為保證刀槽加工后尺寸的一致性，我們設計制造了三刃硬質合金整體立銑刀，一次完成對整個刀體各刀槽的加工。

2.4 刀具參數(shù)

應用設備：TRPS-400數(shù)控龍門鉆；零件名稱：高中壓外缸；被加工材料：Z25Cr2MoV；切削量分配：粗、精二次加工；轉速：n=630 r/min（Vc=180 m/min）；進給速度：粗加工時Vf=120～150 mm/min，精加工時Vf=450 mm/min；吃刀深度：粗加工時ap=3.7 mm，精加工時ap=0.3 mm（切削用量和國外刀具相同）；使用情況：切削平穩(wěn)、排屑順暢，滿足圖紙要求。

2.5 經(jīng)濟效益

課題組研制的大直徑硬質合金螺紋梳刀使汽缸大螺孔質量有了穩(wěn)定的提高，其成本僅為進口刀具的約1/7～1/10，哈汽公司常用的大螺孔規(guī)格為M76～M130，4″～5″共10種（7種為常用）。此刀具主要應用于龍門鉆床和龍門銑床，如將此類刀具全部自制，據(jù)初步計算，由于切削效率的提高，刀具壽命的延長和刀具成本的降低，可為公司節(jié)省一百萬元以上。除資金節(jié)省外，通過這次高精度硬質合金螺紋梳刀的開發(fā)、研制，還提高了公司工具制造部門的制造能力和技術水平，培養(yǎng)了一批新人。

3 結語

哈汽公司自行研制的高精度硬質合金梳刀，填補了國內(nèi)工具行業(yè)生產(chǎn)此類產(chǎn)品的空白，因此屬國內(nèi)領先水平，硬質合金螺紋梳刀的研制成功和使用，也使我們公司在同行業(yè)的大直徑螺孔的高效加工中上了一個新的臺階。

（編輯：立 明）

TG 722

B

1002－2333（2014）04－0260－02

朱建軍（1982—），男，工程師，從事汽輪機加工技術研究工作。

2013-12-16