李蓉 向志杨 邓亚弟 赵毅

摘 要：本文介绍了600MW转子法兰连接沉孔反刮刀设计方案和应用试验，通过该反刮刀的试用，不仅满足了沉孔的加工精度，也解决了原加工刀体制造周期长、成本高等问题，同时也合理利用了退库积压刀片，进而提高了加工效率，降低了生产成本。

关键词：反刮刀刀体；设计；切削试验

1前言

公司在加工转子法兰连接沉孔时，一般采用两种方式：一是对于加工余量≤20mm的沉孔采用进口反刮刀刀具来加工；二是对于加工余量大于20mm的沉孔采用白钢刀来加工。而在加工600MW、1000MW机组的转子法兰连接沉孔时，加工余量都大于20mm，一般都使用白钢刀来加工，但白钢刀在加工中易磨损，随时要人工修磨，生产周期长，生产效率低。如果使用进口反刮刀刀具加工沉孔时，则就需要多把刀具才能依次加工完成，这样就会存在刀具费用高、制造周期长等问题。

由于600MW机组转子法兰连接沉孔为Φmm/Φmm，其加工余量较大，因此我们根据其加工余量，并利用重型二分厂现有的进口KOMET反刮刀刀杆和KOMET刀片，自行设计并制造了四种规格型号的反刮刀刀体，其中三个刀体用于沉孔的粗加工，一个刀体用于沉孔的精加工，然后将自制的四种反刮刀刀体分别与现有的进口反刮刀刀杆、刀片装配一体，用它们来替代进口反刮刀刀具依次加工沉孔。

但为保证产品加工的安全和有效性，首先要验证自行设计和制造的切削刀具的可行性，故我们先在试验件上进行切削试验，待试验件加工精度达到设计精度要求时，然后再在产品转子上进行沉孔的反刮切削，进而评估该切削刀具自行应用效果及应用。

2刀体设计

2.1设计总体方案

600MW机组转子法兰面（图1）上的连接沉孔Φmm/Φmm（图2）的加工余量较大，需要多把反刮刀刀具依次加工沉孔才能保证加工精度。为了降低使用刀具成本，该反刮刀刀具的刀杆我们选用公司现有的KOMET反刮刀刀杆，刀片也选用公司库存的KOMET镗刀片，所以就只需设计反刮刀刀体即可。根据沉孔的加工余量和公司现有的库存KOMET刀片，我们设计了Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm、Φ132 mm四个规格型号的刀体，其中Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm这三个刀体用于粗加工，Φ13 2 mm这个刀体用于精加工。

2.2刀体设计

2.2.1刀体材质选择

根据刀具的加工情况，刀体材质我们选用42CrMo钢，该钢强度高、淬透性高、韧性好、淬火变形小，而且经热处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。为便于加工，我们将42CrMo钢热处理后的材料硬度控制在HRC38～42内，而且也适合与KOMET的刀杆和刀片配合使用。

2.2.2刀体结构设计

为了降低使用刀具成本，并与分厂现有的KOMET反刮刀刀杆配套使用，因此，刀体是根据现使用的KOMET反刮刀刀杆（图3）来设计。刀杆上的芯轴将刀体联接在一体，键是向刀体传递扭矩，切削液孔是向刀体上的刀片传输冷却液。刀体采用螺钉夹紧方式固定在刀杆上，即由压紧螺钉和压板来夹紧。

由于转子法兰连接沉孔Φmm/Φmm的加工余量比较大，因此我们设计了四把反刮刀刀体，三把用于粗加工，一把用于精加工，其外形结构大体一致（图4）。

将设计的四把反刮刀刀体设為一组，其包括四种型号，每个型号刀体的外径a值也不一样，其a值、主偏角Kr值及适用的库存刀片详见下表（表1）。

2.2.3刀体的联接、安装及压紧

该反刮刀刀体结构的设计不仅依据使用的反刮刀刀杆上联接轴、键、切削液孔及压板的实际测量值，而且还考虑了该刀体的加工工艺性、装配可靠和使用安全性等问题。因此，在设计刀体结构时，我们对刀体与刀杆的联接、刀体与刀片的安装及刀体的压紧也都作了认真考虑。

刀体与刀杆的联接主要指联接孔与联接轴、键槽与键的联接，刀体联接孔与刀杆联接轴的联接为紧密配合，其间间隙≤0.01mm；而键槽与键的联接为过渡配合。为加工方便，刀体键槽圆角R尽量选用现有的能加工的铣刀R值。

刀片与刀体的安装主要指刀片能压紧牢固且夹紧螺钉旋入方便，因此刀体上的刀片槽及刀片螺钉孔均按照使用的刀片（型号）配作。

刀体采用两刀刃加工，且两刀刃刃口面保证在同一平面上，这样不仅可以保证孔的加工尺寸精度，还可以保证孔的表面粗糙度。

为保证刀体的安全使用，其厚度不能高于刀杆联接轴的高度尺寸，否则装配时压紧会不牢靠。

刀体上切削液孔的孔径及位置要准确，这样可以保证加工时切削液流畅且不外溢。

2.2.4刀体检测

按照设计要求我们制造出了四种规格的刀体（图5）。为保证切削的精确性和安全可靠性，我们对安装好后刀体上的刀片安装直径和刀杆的铜套外径分别进行了检测，检测结果均满足使用要求。

3切削试验

3.1切削试验总体方案

为保证产品加工安全和有效，我们的试验主要分两步进行。第一步是验证刀具的可行性，先在试验件上进行。待切削合格后再进行第二步试验，即在产品转子上进行沉孔的反刮试验。

试验设备是重型二分厂PAMAΦ162数控镗铣床。

3.2切削试验一

试验件：焊接切割余料

试件材料：Q235-B

试验刀具：Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm、Φ132 mm四种规格的反刮刀

切削参数：S=450～500r/min、F=70mm/min

试验方法：先将试件固定在工作台上（图6），再在试件上钻通Φ90 mm沉孔底孔，然后依次用Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm三种规格的粗加工反刮刀加工沉孔，最后用Φ13 mm规格的精加工反刮刀将Φ mm沉孔加工出。

试验结果：该材料易于加工、切削液传输流畅，切削轻快、排屑流畅，Φ mm沉孔的尺寸精度和表面粗糙度完全符合图纸设计要求（图7）。

3.3切削试验二

试验件：D660W-218100A A低压转子

试件材料：30Cr2Ni4MoV

试验刀具：Φ105 mm规格的粗加工反刮刀

试验方法：先用Φ105 mm规格的反刮刀在转子法兰面上进行粗加工沉孔，若加工效果满意，就再用其它三种规格的反刮刀依次进行加工。

切削参数：S=520～560r/min、F=70mm/min

试验结果：由于该材料没有试件材料易于加工，刀体排屑槽比较窄小，故在加工中排屑不畅，铁屑缠绕（图8），加工面比较粗糙，不适合继续加工。

3.4切削试验三

根据首次在转子法兰面上加工沉孔的试验情况来看，刀体的排屑槽设计不能满足加工要求，导致加工中排屑不畅而影响加工质量。为此，我们对刀体原来的排屑槽进行改进，将原排屑槽斜向开通（图9）。

将改进后的刀具再次在转子法兰面上进行沉孔反刮加工（图10），试验方法与切削参数都按参照切削试验二来进行，其试验效果很满意，四把规格不同的反刮刀具在加工中排屑流畅（图11），切削轻快，Φ mm沉孔的尺寸精度和表面粗糙度都符合图纸设计要求，确保了切削的平稳性与加工的精确度。

4问题与改进

由于第一刀反刮沉孔的时候，孔边容易产生往里翻的毛刺，这样每次都要用锉刀去除掉，若毛刺没清除干净还会造成刀杆铜套的磨损，故在Φ105mm规格的粗加工反刮刀的刀體上能增加个0.5mm×45°倒角刀最好。

5结论

通过本次反刮刀刀体的设计和切削试验，取得如下几方面好的效果：

（1）使用我们试制的反刮刀刀具粗、精加工转子法兰连接沉孔后，其加工尺寸精度和表面粗糙度均满足设计要求。

（2）缩短了加工时间，提高了加工效率。使用该刀具后省去了原刀具随时人工磨刀的工作时间，加工一根转子法兰连接沉孔时间由原来的7天减至5天半，生产周期大大缩短。

（3）合理消耗了库存刀片，降低了生产成本。由于试制的反刮刀刀具使用的是公司退库刀片，节省了进口刀具的购买费用和周期，而且该刀片可以加工6～9根转子连接沉孔，达到了降本增效的目的。

（4）可将本次反刮刀刀体的设计及试削经验可以推广应用到其它类似的大沉孔的反刮加工中。

参考文献：

[1] 《刀具设计手册》 机械工业出版社出版社

作者简介：

李蓉（1973-），女，汉族，四川乐至人，德阳东汽有限公司工艺部，工程师，1995年至2012年在工具分厂主要从事夹、量具等工具的工艺编制，2013年至现在在工艺部从事技术推广和路线工艺编制.