[發(fā)明專利]切削加工方法及切削加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080041826.2
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN102574221A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 村木俊之;原田幸英;山本雄記
• 申請（專利權(quán)）人: 山崎馬扎克公司
• 主分類號: B23C3/28
• 分類號: B23C3/28;B23Q15/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張宏光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于車削的切削加工方法及切削加工裝置，涉及在對飛機用的噴氣式發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)部件等尤其難加工性原材料的工件車削圓或者圓弧狀的槽時也不會有損工具的壽命、用于格外地提高槽的加工精度和加工效率的技術(shù)。

背景技術(shù)

飛機預(yù)計在今后的20年以內(nèi)，機體將達到現(xiàn)有的2倍，發(fā)動機將達到現(xiàn)在的3.5倍。若提高如此激增的飛機的燃料消耗率，則從節(jié)能·削減CO₂的觀點考慮，為了較大地有助于地球環(huán)境，現(xiàn)在從機體的輕量化、發(fā)動機輸出的效率化等觀點進行各種技術(shù)開發(fā)。

另一方面，當然飛機的機體·發(fā)動機作為前提條件需要極高的安全性能，因此在設(shè)計各構(gòu)成部件時，除了充分維持強度、剛性之外，還必須實現(xiàn)輕量化，從而廣泛采用輕量且高強度的材料。這與在火力發(fā)電設(shè)備中采用的汽輪機發(fā)動機等是同樣的。

尤其關(guān)于發(fā)動機部件，為了提高燃燒效率，使燃燒溫度上升是必不可少的，因此，噴氣式發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)部件的溫度達到千數(shù)百℃，而且達到數(shù)千rpm的高速旋轉(zhuǎn)，從而必須采用在高溫環(huán)境下能夠耐受極大離心力的部件形狀·材料，作為除了在輕量·高強度上優(yōu)越還在耐熱性·耐腐蝕性上優(yōu)越的材料，采用鈦合金或鎳基合金等高強度耐熱合金。

在設(shè)計如此的發(fā)動機部件等時，基于結(jié)構(gòu)解析進行最優(yōu)化設(shè)計，所追求的是按照設(shè)計那樣的高精度來實現(xiàn)焊接·鑄造·鍛造·切削·磨削·研磨等加工，尤其是關(guān)于對旋轉(zhuǎn)精度等部件性能賦予較大影響的切削加工，即使在高強度耐熱合金自身的高溫度下強度也難以下降這一特征在改善加工精度、加工效率上成為較大的障礙，將所述高強度耐熱合金稱為難切削材料。

也就是說，在切削溫度達到了高溫的情況下，也認為高強度耐熱合金制工件的強度超過切削工具的強度，從而被加工性顯著惡化，并且切削刃損傷，陷入不能夠加工的境地。

從這樣的背景出發(fā)，強烈要求開發(fā)能夠減少切削工具的損耗且高效率地切削鈦合金或鎳基合金等被稱為難切削材料的高強度耐熱合金的方法和裝置。

作為具體例，可列舉圖1的用于噴氣式發(fā)動機的葉輪機的盤和葉片，從盤的截面圖可知，需要相對于圓板狀的工件，進行如虛線的陰影所示的圓弧狀的槽加工。一直以來，在車削如此的圓弧狀的槽時，例如，采用使用車削刀刃的加工、使用立銑刀的加工、使用銑刀的加工、使用偏銑刀的加工等加工方法，對應(yīng)于工件的材質(zhì)、加工槽的尺寸或者所要求的加工精度等而適當采用。但是，尤其在對鈦合金或鎳基合金等難切削材料的工件進行加工時，分別產(chǎn)生了如下的問題。

在使用了車削刀刃的情況下，由于加工中切削刃的一部分始終與工件接觸，因此工具瞬時發(fā)熱·磨損，另外，在工具的磨損作用下，有時在加工尺寸上產(chǎn)生誤差，頻繁產(chǎn)生工具折損，從而陷入不能夠加工的境地。

在使用了立銑刀的情況下，由于在工具側(cè)面形成的切削刃斷續(xù)地對工件進行切削，因此雖然工具側(cè)面的一部分不接觸，但是工具和工件的接觸弧長，從而無法避免因此而導(dǎo)致的發(fā)熱，另外，由于底面始終接觸，因此也容易產(chǎn)生來自該部位的發(fā)熱。進而，由于在由立銑刀加工形成的槽的內(nèi)部堆積切削屑，因此也頻繁地產(chǎn)生切削屑向工具的嚙入。

在使用了銑刀的情況下，如圖2所示，工具的外表面與工件端面或槽的外壁干涉，在能夠加工的槽深度上產(chǎn)生物理性限制。

另一方面，在使用了車削刀刃、立銑刀的加工中，切削刃的一部分始終與工件接觸，相對于此，在使用了偏銑刀的情況下，由于在偏銑刀外周以規(guī)定間隔配置切削刃，因此如圖3所示，進行斷續(xù)的切削，在非切削的期間工具被冷卻，因此與連續(xù)切削比較，在能夠防止工具的發(fā)熱、伴隨于此能夠使工具的壽命長期化這一觀點上是有利的。

在基于偏銑刀的加工中，利用工具的形狀，工具的旋轉(zhuǎn)軸相對于加工面維持水平方向，在該狀態(tài)下使工具沿切深方向行進。圖4～圖6表示在使用偏銑刀對工件W加工作為目標加工形狀的以規(guī)定半徑具有垂直側(cè)壁的圓周槽的情況下，通過實際的加工形成何種槽。

在此，偏銑刀1在中心與軸2的中心一致的圓板3的外周等間隔配置有切削刃4，在圖4中，在逆時針方向上相對于旋轉(zhuǎn)的工件W，軸2始終維持平行且同時下降，與工件W的端面相接，開始切削圓周槽，軸2持續(xù)進行切削加工直到成為加工目標的槽深度。還有，在圖4中從軸2的相反側(cè)觀察，圓板3以軸2為中心向逆時針方向旋轉(zhuǎn)。