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[摘 要]本文对拉削技术及拉刀进行了介绍，对拉刀种类、拉刀优点进行了详细说明，着重阐述了航空发动机涡轮盘榫齿拉刀的材料、设计及拉刀的重新刃磨方法。指出手动重磨的缺点和数控磨床重磨的优点。
[关键词]拉削；航空发动机；涡轮盘榫齿拉刀；拉刀设计；拉刀重磨
中图分类号：S684 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0178-01
一、拉削技术简介
拉刀的形式一般可分为内孔型拉削刀具，表面型拉削刀具及特别针对航空发动机常使用的燕尾型、枞树形榫齿拉削刀具（图1所示）。由于拉削加工具有准确性佳、精度高、加工效率高，因而不易由其他加工方法代替，所以拉削加工虽然是一种传统的加工方式，但依然被广泛使用，特别大量应用于航空发动机涡轮盘加工。
拉刀具有以下优点：
a）加工表面粗糙度好；
b）加工精度高，偏差小；
c）加工时间短，效率高；
d）加工方法简单、经济，对操作人员技能要求不高。
二、加工零件简介
涡轮盘是整个航空发动机动力涡轮部分最重要的零件，它精度很高、机械加工难度大，在整个发动机加工中也是一个较难加工的工序。而在涡轮盘加工中，工作量最大、难度最高的就是涡轮盘榫槽的拉削加工。动力涡轮盘的材料是镍基合金或钛合金，加工产生的硬化现象相当明显，这些材料切削加工性非常差，而且榫槽与叶片配合要求极高，机械加工难度极大，所以对加工拉刀的材料、形状公差、尺寸也有严格要求。
三、航空发动机涡轮盘的制造
1.拉刀材料的选择
经60余年的拉刀制造、使用，高性能高钴高速钢W2Mo9Cr4VCo8（M42）在拉削稳定性较好，制造工艺较为适合，且成本适宜。M42热处理硬度可达HRC66-68，在650℃的拉削過程中也具有较好的红韧性，并具有很高的耐磨性、很高的强度等性能，因此，将M42这种高速钢材料广泛应用在涡轮盘的拉削加工。
2.涡轮盘榫齿拉刀的设计
一般涡轮盘拉刀长度：粗刀在600-700mm，精拉刀子在500mm以内，因为单把拉刀太长，制造成本增加，工艺可行性差，不利于拉刀的淬火及后续精加工。涡轮盘拉刀是加工涡轮盘的专用组合加工刀具，由于刀具齿形复杂，其拉床、拉床夹具等因素，拉刀通常分成多把拉刀完成，每把拉刀切削出不同的形状，如图2所示。
a）1-3为开槽拉刀，设计方法渐切式；
b）5为榫齿型面粗拉刀，设计方法渐切式；
c）6为榫齿型面精拉刀，成型法及轮切法。
拉刀设计应采取以下方式：
a）粗拉刀应尽量去除多余的铁屑，一般进刀量在0.05-0.07mm，拉刀长度不宜超过700mm，且采用渐切法设计，如图3；
b）精拉刀应采用成型设计，如图3，长度不宜超过500mm，对于不同类型的榫齿精拉刀进刀量应在0.01-0.02mm，已保证零件的表面粗糙度，校正齿数量3-6个，并在最后两个刀齿保留切削刃带，此外，对于全封闭齿型精拉刀还应适当增开断屑槽，以便拉刀卷屑。
3.拉刀的重新刃磨
拉刀在使用时会逐渐磨损，当拉刀磨损到一定程度刀齿便会变钝，拉刀的重新刃磨标准：
a）已拉削成型的表面粗糙度突然下降；
b）拉削力急剧增大；
c）由于磨损，拉刀切削刃的刃带宽度超过0.Olmm；
d）加工中出现异常情况，如拉刀振动增大等。
对于重新刃磨的拉刀，重磨方法也十分重要，具体方法为：
a）拉刀刃磨床不要往复磨削得过快，否则会将拉刀刀齿烧伤，造成刃部退火，刀齿硬度下降，而使拉削时刀齿快速磨损；
b）对于精拉刀和粗拉刀刀齿槽底圆弧，不同的刀齿槽底圆弧，要有不同的专用的砂轮，保证圆弧和直线光滑连接。粗拉刀要用粒度为80的单晶刚玉砂轮，圆角为R2.5；精拉刀要用粒度为100的单晶刚玉砂轮；
c）精拉刀校正齿后刀面必须用油石修理，加工过程中每拉一个槽，必须对所有拉刀校正齿前刀面进行刮研，去掉积屑瘤；
d）刃磨过后，每把刀必须消磁。
用数控机床刃磨拉刀的好处在于加工出的工件表面质量高，完美的可重复性，尺寸精度一致性，可提高刀具寿命20%-300%。要获得较高尺寸精度必须利用已修磨成型的氮化硼砂轮，始终采用很高压力的冷却液。采用上述工艺，不会象普通磨削加工那样产生热和摩擦，而且齿槽一致性也很好。
四、结束语
拉削加工是一种非常传统的加工方式，拉刀的设计、制造目前仍是一项高技术产业，尤其是拉刀材料的开发、刀具数控程序的编制、拉刀的热处理技术、拉刀的专用制造设备等。对于航空发动机涡轮盘榫槽加工而言，先进的拉刀设计、制造工艺必会对涡轮盘的制造产生深远的影响，对拉刀及拉削技术的研发是有着深远的意义的。
参考文献
[1] 航空工艺装备设计手册编写组.航空工艺装备设计手册.刀具设计.北京：国防工业出版社，1979.
[2] 粉末冶金工艺学，科学普及出版社，2005.
[关键词]拉削；航空发动机；涡轮盘榫齿拉刀；拉刀设计；拉刀重磨
中图分类号：S684 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0178-01
一、拉削技术简介
拉刀的形式一般可分为内孔型拉削刀具，表面型拉削刀具及特别针对航空发动机常使用的燕尾型、枞树形榫齿拉削刀具（图1所示）。由于拉削加工具有准确性佳、精度高、加工效率高，因而不易由其他加工方法代替，所以拉削加工虽然是一种传统的加工方式，但依然被广泛使用，特别大量应用于航空发动机涡轮盘加工。
拉刀具有以下优点：
a）加工表面粗糙度好；
b）加工精度高，偏差小；
c）加工时间短，效率高；
d）加工方法简单、经济，对操作人员技能要求不高。
二、加工零件简介
涡轮盘是整个航空发动机动力涡轮部分最重要的零件，它精度很高、机械加工难度大，在整个发动机加工中也是一个较难加工的工序。而在涡轮盘加工中，工作量最大、难度最高的就是涡轮盘榫槽的拉削加工。动力涡轮盘的材料是镍基合金或钛合金，加工产生的硬化现象相当明显，这些材料切削加工性非常差，而且榫槽与叶片配合要求极高，机械加工难度极大，所以对加工拉刀的材料、形状公差、尺寸也有严格要求。
三、航空发动机涡轮盘的制造
1.拉刀材料的选择
经60余年的拉刀制造、使用，高性能高钴高速钢W2Mo9Cr4VCo8（M42）在拉削稳定性较好，制造工艺较为适合，且成本适宜。M42热处理硬度可达HRC66-68，在650℃的拉削過程中也具有较好的红韧性，并具有很高的耐磨性、很高的强度等性能，因此，将M42这种高速钢材料广泛应用在涡轮盘的拉削加工。
2.涡轮盘榫齿拉刀的设计
一般涡轮盘拉刀长度：粗刀在600-700mm，精拉刀子在500mm以内，因为单把拉刀太长，制造成本增加，工艺可行性差，不利于拉刀的淬火及后续精加工。涡轮盘拉刀是加工涡轮盘的专用组合加工刀具，由于刀具齿形复杂，其拉床、拉床夹具等因素，拉刀通常分成多把拉刀完成，每把拉刀切削出不同的形状，如图2所示。
a）1-3为开槽拉刀，设计方法渐切式；
b）5为榫齿型面粗拉刀，设计方法渐切式；
c）6为榫齿型面精拉刀，成型法及轮切法。
拉刀设计应采取以下方式：
a）粗拉刀应尽量去除多余的铁屑，一般进刀量在0.05-0.07mm，拉刀长度不宜超过700mm，且采用渐切法设计，如图3；
b）精拉刀应采用成型设计，如图3，长度不宜超过500mm，对于不同类型的榫齿精拉刀进刀量应在0.01-0.02mm，已保证零件的表面粗糙度，校正齿数量3-6个，并在最后两个刀齿保留切削刃带，此外，对于全封闭齿型精拉刀还应适当增开断屑槽，以便拉刀卷屑。
3.拉刀的重新刃磨
拉刀在使用时会逐渐磨损，当拉刀磨损到一定程度刀齿便会变钝，拉刀的重新刃磨标准：
a）已拉削成型的表面粗糙度突然下降；
b）拉削力急剧增大；
c）由于磨损，拉刀切削刃的刃带宽度超过0.Olmm；
d）加工中出现异常情况，如拉刀振动增大等。
对于重新刃磨的拉刀，重磨方法也十分重要，具体方法为：
a）拉刀刃磨床不要往复磨削得过快，否则会将拉刀刀齿烧伤，造成刃部退火，刀齿硬度下降，而使拉削时刀齿快速磨损；
b）对于精拉刀和粗拉刀刀齿槽底圆弧，不同的刀齿槽底圆弧，要有不同的专用的砂轮，保证圆弧和直线光滑连接。粗拉刀要用粒度为80的单晶刚玉砂轮，圆角为R2.5；精拉刀要用粒度为100的单晶刚玉砂轮；
c）精拉刀校正齿后刀面必须用油石修理，加工过程中每拉一个槽，必须对所有拉刀校正齿前刀面进行刮研，去掉积屑瘤；
d）刃磨过后，每把刀必须消磁。
用数控机床刃磨拉刀的好处在于加工出的工件表面质量高，完美的可重复性，尺寸精度一致性，可提高刀具寿命20%-300%。要获得较高尺寸精度必须利用已修磨成型的氮化硼砂轮，始终采用很高压力的冷却液。采用上述工艺，不会象普通磨削加工那样产生热和摩擦，而且齿槽一致性也很好。
四、结束语
拉削加工是一种非常传统的加工方式，拉刀的设计、制造目前仍是一项高技术产业，尤其是拉刀材料的开发、刀具数控程序的编制、拉刀的热处理技术、拉刀的专用制造设备等。对于航空发动机涡轮盘榫槽加工而言，先进的拉刀设计、制造工艺必会对涡轮盘的制造产生深远的影响，对拉刀及拉削技术的研发是有着深远的意义的。
参考文献
[1] 航空工艺装备设计手册编写组.航空工艺装备设计手册.刀具设计.北京：国防工业出版社，1979.
[2] 粉末冶金工艺学，科学普及出版社，2005.