大直径硬质合金螺纹梳刀研制

朱建军

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

大直径硬质合金螺纹梳刀研制

朱建军

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

针对汽轮机高中压缸等工件用的内螺纹加工困难、成本高等问题，研制出大直径硬质合金螺纹梳刀，解决了该加工难题，提高了加工效率，节约了成本。

内螺纹；螺纹梳刀；大直径

0 引言

随着机械制造业的发展，加工内容和范围也在不断变化和扩展，相应的加工方式也跟随提升和变化，这就对刀具的品质要求越来越高，如何设计制造出低成本高品质的刀具成为刀具发展的趋势，螺纹梳刀就是典型的代表。

1 汽轮机高中压缸用内螺纹加工现状

汽轮机高中压缸等大型工件由于特殊工作环境（如高温，高压等）需要很高连接强度，所以广泛采用M95以上公制或3″～6"英制螺纹接配。其内螺纹具有加工精度要求高的特点，这就给内螺纹的加工带来很大困难。最早采用高速钢成组丝锥加工，这种工艺和刀具，不但切削效率低，且排屑不畅，致使加工质量不稳定，加工出来的内螺纹表面质量差，加工精度难以保证设计要求，且经常会出现乱牙、掉牙现象。同时为了保证加工质量，也采用数控龙门铣的旋风铣加工，但是加工效率很低，一个螺孔的螺纹要3～4 h加工完成。近几年又研制出大螺旋角丝锥和内容屑丝锥，使加工质量和效率有了较大提高，但这些丝锥材料均为高速钢，其加工质量和效率的提高还适应不了日益发展的生产需求，同时该类丝锥对较大直径螺孔的加工有局限性。为提高切削效率，现在普遍采用螺纹梳刀加工大直径螺纹孔，其效率高，质量有保证，但是大直径硬质合金螺纹梳刀目前世界上仅有少数工业发达国家工具公司（如瑞典山高、以色列伊斯卡、美国肯纳等）有产品提供，国产化刚刚起步。

2 产品的研制

为了提高生产效率，降低成本，自行研制大直径硬质合金螺纹梳刀来替代昂贵的进口刀具，成为很一个新的课题。

2.1 课题的目的

为提高工具部门制造水平，培养人才，并为今后制造更多的高、精水平的刀具，创出一条新路。开发研制大直径高精度（±0.005～±0.01 mm）且具有互换性（每把刀具、每个刀槽）的硬质合金内螺纹梳刀，以满足大螺纹加工的要求。

2.2 机夹式整体结构大直径硬质合金螺纹梳刀的结构特点

图1 机夹装配式结构大直径硬质合金螺纹梳刀机构图

如图1所示，螺纹梳刀顾名思义就是用梳子一样的刀具“梳理”出螺纹，刀片像梳子齿，刀体像梳子把，刀片的齿形就是要加工的螺纹齿形，当数控机床加工螺纹就是做螺旋线运动，螺纹梳刀加工平面做一个圆周差补运动，轴向就位移一个齿距，从上往下刀片的第二个齿终点运动到第一个齿的起点位置，刀片的第三个齿终点运动到第二个齿的起点位置，刀片的最后一个齿终点运动到倒数第二个齿的起点位置，螺纹梳刀一个圆周运动就可以加工出和刀片齿数相同数目的螺纹，效率很高。

2.3 刀具材料和热处理等的选择

国外刀体材料为CrWMn、9CrSi等强度高、热处理后变形较小的合金工具钢，采用这种材料，刀具是在粗加工完后进行热处理（55～60HRC），然后再进行磨削精加工。我们选用的是25Cr2MoV合金钢，热处理调质后进行加工，然后进行表面氮化处理，以确保刀体有良好的耐磨性。为保证刀具的径向、轴向跳动，我们制造的专用芯轴和内孔间隙控制在0.01 mm以内。同时为保证刀槽加工后尺寸的一致性，我们设计制造了三刃硬质合金整体立铣刀，一次完成对整个刀体各刀槽的加工。

2.4 刀具参数

应用设备：TRPS-400数控龙门钻；零件名称：高中压外缸；被加工材料：Z25Cr2MoV；切削量分配：粗、精二次加工；转速：n=630 r/min（Vc=180 m/min）；进给速度：粗加工时Vf=120～150 mm/min，精加工时Vf=450 mm/min；吃刀深度：粗加工时ap=3.7 mm，精加工时ap=0.3 mm（切削用量和国外刀具相同）；使用情况：切削平稳、排屑顺畅，满足图纸要求。

2.5 经济效益

课题组研制的大直径硬质合金螺纹梳刀使汽缸大螺孔质量有了稳定的提高，其成本仅为进口刀具的约1/7～1/10，哈汽公司常用的大螺孔规格为M76～M130，4″～5″共10种（7种为常用）。此刀具主要应用于龙门钻床和龙门铣床，如将此类刀具全部自制，据初步计算，由于切削效率的提高，刀具寿命的延长和刀具成本的降低，可为公司节省一百万元以上。除资金节省外，通过这次高精度硬质合金螺纹梳刀的开发、研制，还提高了公司工具制造部门的制造能力和技术水平，培养了一批新人。

3 结语

哈汽公司自行研制的高精度硬质合金梳刀，填补了国内工具行业生产此类产品的空白，因此属国内领先水平，硬质合金螺纹梳刀的研制成功和使用，也使我们公司在同行业的大直径螺孔的高效加工中上了一个新的台阶。

（编辑：立 明）

TG 722

B

1002－2333（2014）04－0260－02

朱建军（1982—），男，工程师，从事汽轮机加工技术研究工作。

2013-12-16