本實(shí)用新型涉及一種直徑約1500 mm發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤的制造刀具，主要涉及鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽加工過程中的成形銑刀。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)中盤、軸、鼓筒、軸頸等零件均是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心轉(zhuǎn)動(dòng)部件和關(guān)鍵件，在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的惡劣環(huán)境下工作。這類零件材料大多采用高溫合金、粉末高溫合金、鈦合金等難加工材料制造，尺寸精度要求高，技術(shù)條件嚴(yán)格，對(duì)零件表面質(zhì)量、表面完整性要求高，其加工質(zhì)量的高低直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和安全可靠性。盤軸一體結(jié)構(gòu)零件是將傳統(tǒng)的壓氣機(jī)盤和軸頸集成為一體的重要承力件，材料為鈦合金，大端是輪盤結(jié)構(gòu)，具有圖2、圖3所示輪緣、輻板、輪轂、盤心孔，輪緣上帶有安裝葉片的燕尾榫槽，輻板處有精密螺栓連接孔。零件軸頸端外型面帶有螺紋、篦齒、外花鍵、徑向斜孔等結(jié)構(gòu)特征。盤軸一體結(jié)構(gòu)零件的另一特點(diǎn)是軸頸錐璧與輪盤輻板形成了半封閉深型腔結(jié)構(gòu)，加工工藝性差。

壓氣機(jī)后鼓筒零件是由5個(gè)壓氣機(jī)盤通過慣性摩擦焊焊接組合而成，帶有五級(jí)環(huán)形燕尾榫槽，輻板間內(nèi)腔型面空間狹小，內(nèi)腔根底部徑向深度大、敞開性差、加工難度大，外型面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度高，技術(shù)條件要求嚴(yán)，后鼓筒材料為鈦合金。傳統(tǒng)的加工方式，零件尺寸精度依靠操作者上刀補(bǔ)值控制、受人為的影響因素大，尺寸公差離散度大。盤鼓類零件輪緣上通常都帶有安裝葉片的榫槽，按形狀可分為縱樹形榫槽和燕尾形榫槽，按榫槽方向又分為軸向榫槽和環(huán)形榫槽，軸向榫槽通常采用拉削加工，環(huán)形燕尾榫槽采用數(shù)控車削加工。在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤及鼓筒組件上應(yīng)用環(huán)形燕尾榫槽結(jié)構(gòu)的較多，榫槽開口小、內(nèi)腔寬，榫槽工作面輪廓度一般在0.01 mm左右，其他表面輪廓度一般在0.025 mm左右，制造的精度要求高，主要加工難點(diǎn)為：

（1）榫槽工作面節(jié)點(diǎn)尺寸、軸向位置精度及基準(zhǔn)邊直徑尺寸公差要求嚴(yán)格，尤其是榫槽輪廓度要在全型面上保證，對(duì)設(shè)備刀具要求高，鈦合金材料切削性差、加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，影響零件的加工精度與表面質(zhì)量水平。

（2）榫槽結(jié)構(gòu)為腔大、口小，敞開性差，使榫槽加工用刀具頭大頸小，頸部強(qiáng)度較弱，且加工余量較大，排屑困難，加工過程中易出現(xiàn)打刀現(xiàn)象。

壓氣機(jī)盤通過摩擦焊或電子束焊形成鼓筒組合件后，各級(jí)盤輻板間深腔底部型面加工一直是加工中的難點(diǎn)和瓶頸，特別是內(nèi)腔徑向深度尺寸H大于盤心孔直徑φA的封閉狹長內(nèi)腔型面加工更是鼓筒組合件加工中的關(guān)鍵。由于各級(jí)盤輪轂之間間距小，刀具切削時(shí)在盲視狀態(tài)下加工，無法觀察監(jiān)控切削情況，加工風(fēng)險(xiǎn)大（見圖4）。常規(guī)的工藝方法及刀具無法完成此類深腔封閉型面加工，只能選用懸伸較長、厚度較薄的刀具進(jìn)行加工，造成刀具剛性差、強(qiáng)度較低，加工過程中易出現(xiàn)讓刀及切削共振現(xiàn)象，加劇刀具磨損，加工后零件表面易出現(xiàn)振紋，加工難度大。而在整個(gè)渦輪盤的機(jī)械加工中，工作量最大、難度最高的是輪盤榫槽加工。各種形狀復(fù)雜的周向榫槽常用銑床銑削和拉床拉削來加工。由于燕尾式榫槽結(jié)構(gòu)不規(guī)則，形狀復(fù)雜，而且表面粗糙度要求在 Ra0.8 以上,若采用銑削加工，必須通過粗銑、半精銑、精銑三道工藝，才有可能使榫槽達(dá)到要求的表面粗糙度，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，加工精度難以保證，在批量生產(chǎn)中已經(jīng)很少采用了，故而多采用拉削加工。拉削是一種高精度、高效率的可最終成型的機(jī)械加工方法，用于加工各種形狀的內(nèi)、外表面，以及具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋槽等。特別適合加工精度高、表面質(zhì)量要求高的成批和大量生產(chǎn)的零件。現(xiàn)已廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)各級(jí)圓盤、葉片榫頭、渦輪盤、壓氣機(jī)盤、安裝板等零部件的加工，但必須配以專用的刀具、量具、及其它輔具。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽的加工，通常采用拉削方式進(jìn)行加工，拉削成本高，僅刀具就需要投入粗精加工多把拉刀，費(fèi)用昂貴且拉刀生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，刀具設(shè)計(jì)、制造難度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適用于小批量快速生產(chǎn)。隨著航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的研制周期要求越來越高，這種加工方法已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品研制在時(shí)間周期上的要求。采用鈦合金材料制造而成的低壓壓氣機(jī)四級(jí)盤為例，盤周向具有圖1所示的43個(gè)貫通的榫槽，榫槽的結(jié)構(gòu)如圖2所示，若采用傳統(tǒng)的拉削方式加工，需要專用的拉刀機(jī)床，對(duì)于缺乏設(shè)備和拉刀的情況下無法滿足加工要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種制造難度小，壽命長、成本低，能夠加工鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽所使用的成形銑刀。

本實(shí)用新型的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到，一種鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽成形專用銑刀刀具，包括與銑頭相連的刀柄，其特征在于，所述的刀頭通過刀柄軸端縮頸連接，刀頭具有按壓氣機(jī)盤榫槽外形尺寸設(shè)計(jì)的燕尾形狀，刀頭前端采用整體硬質(zhì)合金YG10H，刀頭前角和后角刀刃角度分別取為10°～12°，刀頭表面覆蓋有涂層厚度為2μm～5μm的PVD-TiAlN涂層。

本實(shí)用新型具有如下有益效果。

本實(shí)用新型采用與鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽外形尺寸基本一致的成形專用銑刀刀具，在刀頭前端采用整體硬質(zhì)合金YG10H，刀刃角度分別取為10°～12°前角和后角，和頭表面覆蓋涂層厚度為2μm～5μm的PVD-TiAlN涂層。不僅加工出來的榫槽尺寸及一致性滿足產(chǎn)品的尺寸、形狀、位置度要求，而且最大限度地降低“人為干預(yù)”的錯(cuò)誤機(jī)率，將諸多方面可能出現(xiàn)的問題和存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了有效的規(guī)避，加工后的零件尺寸公差90%接近中差值，而且不同操作員加工零件的時(shí)間幾乎一致，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。不再依賴與工人的技術(shù)水平。提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低了生產(chǎn)成本，避免了工件逐漸找正和對(duì)刀，縮短了工件的加工時(shí)間。頭表面采用覆蓋厚度為2μm～5μm的PVD-TiAlN涂層，具有良好的抗氧化性和耐磨性，提供了成形刀具的使用壽命。解決了拉削方式進(jìn)行加工，拉削成本高，刀具需要投入粗精加工多把拉刀，費(fèi)用昂貴，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，制造難度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適用于小批量快速生產(chǎn)的問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽成形專用銑刀刀具構(gòu)造示意圖。

圖2是鈦合金壓氣機(jī)盤主視圖。

圖3是圖2壓氣機(jī)盤榫槽的俯視圖。

圖4是圖3的移出剖面示意圖。

圖中：1為刀柄，2為縮頸，3為刀頭，4為刀刃。

具體實(shí)施方式

參閱圖1。在以下描述的實(shí)施例中，鈦合金壓氣機(jī)盤榫槽成形專用銑刀刀具，包括與銑頭3相連的刀柄1。刀頭3通過刀柄1軸端縮頸2連接，刀頭3具有按壓氣機(jī)盤榫槽外形尺寸設(shè)計(jì)的燕尾形狀，刀頭前端制有采用整體硬質(zhì)合金YG10H，刀刃4角度分別取為10°～12°前角和后角，刀頭3表面覆蓋有涂層厚度為2μm～5μm的PVD-TiAlN涂層。