[发明专利]在工件上加工深槽的方法和铣刀

说明书

本发明涉及一种在金属工件上加工深槽的方法，以及一种加工这种槽的刀具，其中深槽的表面质量很高，并伸得很长。通常的工件是发电机或汽轮机的转子。

电流常常是由同步发电机产生的，这种发电机的转子直径可以是大约22米，包括保持在轴承内的轴端在内的全长约为20米或者更长。首先将通常和轴端成为一体的锻造钢柱车成圆柱形。然后，在转子毛坯的全长上切削出平行的纵向槽。这些槽将容纳场绕组；它们还可以起到用来冷却场绕组的冷却流体和冷却装置的通道作用。在上述尺寸的转子上，转子槽的深度通常约为22厘米，在其最宽处，宽度约为4厘米。槽的侧面可以是平行的，从毛坯的圆周一直伸至底部；但槽也可以是台阶形的，其中，各个台阶从圆周开始，宽度逐渐减小。还有一种公知的结构，其中转子槽的截面轮廓至少部分呈V形。转子槽的形状做成能够与电性能的要求和设计计算以及均匀排出电阻损耗热量的必要性相符合。装入槽的绕组侧面在机械上很敏感，然而还必需保证在不晃动和公差严格的条件下精密地固定在槽的侧面内。因此，转子槽，至少是在设计用来容纳绕组侧面的那些部分上，必需以严格的公差切削，并且必需使其具有光滑和精密加工的表面质量。

转子槽通常由转子铣刀在事先加工成圆柱形的转子毛坯上铣出。转子铣刀是特意为此一目的设计的盘铣刀。实际上，通常进行多次顺序铣削，首先是粗铣，加工出不同宽度，即带台阶的转子槽。然后，由精加工工序完成槽的精加工。粗铣和精铣工序是由分开的粗铣和精铣刀具完成的，这些刀具分别为粗铣和精铣工序而设计。通常，首先在第一工序中，用备有可转位刀片的粗铣盘铣刀将转子槽加工至第一台阶段的深度。然后用不同的切削工具进行第二次切削，该不同的切削工具还是一个盘铣刀，其上安有用于精铣的可转位刀片，从而使在第一道工序中第一次粗铣而成的槽具有光滑的精加工表面。然后，再更换刀具，用另一个带有可转位刀片的粗铣盘铣刀加工第二台阶段，在再次更换刀具之后，第四个刀具还是一个带有可转位刀片的精铣刀，它在第二台阶段上加工出精加工的侧面。如有必要，可以用类似方式加工第三台阶段。如果第三台阶段只是一个冷却流体通道，则常常略去精加工。

具有平行侧面但是没有冷却通道的槽可以用较少的工序加工；在第一工序中，粗铣刀将槽加工至大约其深度的一半；然后，在第二工序中，用不同的刀具将第二台阶段切削至槽的最后深度。最后，在第三道工序中，用一个分开的精铣刀进行精铣。

这种加工转子槽的众所周知的加工顺序需要贮存多个不同的铣刀。这是很费钱的。通常这些铣刀的直径在大约80至110厘米之间，切削宽度在大约25至50毫米之间。进行这些切削的工作时间是相当长的，它包括由于频繁更换铣刀而发生的铣床停机时间，以及必要的工件频繁转位和顺序操作步骤所需的时间。

本发明的目的是提供一种简化加工工件的光滑壁槽、通常是发电机或汽轮机转子槽的方法，该方法允许在较短时间内加工完整的、具有光滑壁的槽，并且该方法对刀具和刀具更换的要求较少。

简而言之，每个槽仅仅在两次顺序铣削中就被铣成台阶状，其中使用一个铣刀的每次铣削同时执行槽的粗铣和使槽的粗铣表面光整的精铣。换句话说，每次切削基本上在同时进行切削大量金属的粗铣和为使表面光滑和精密的精铣。

最常用的转子槽在槽的不同深度上具有两个宽度略有不同的台阶段，在槽的底部可以形成一个窄道以便装有冷却流体。当进行这种切削时，只需要两个不同的刀具。在第一次切削时，粗铣槽和精铣侧壁基本上在同时进行；在接下来的第二次切削中，基本上在同时铣削第二台阶段和形成第三台阶段的冷却通道，同样也是基本上在同时精铣或表面精加工槽的侧壁，并使其达到适当的尺寸。

仅仅需要提供两个铣刀来加工整个槽。因为切削工序已经减至两次，所以，这与现有技术相比，大大缩短了操作时间。这导致切削时间的减少和刀具与机器的停机时间降低，因为更换刀具的次数和转位工作减少。此外，铣刀在进给方向上始终压靠在坚硬的金属表面上运行，因此不会使在相邻的转子槽之间形成的比较薄的齿产生振动。这种振动会导致尺寸错误、超差以及很差的表面质量。在现有技术的方法中，槽是先粗铣，然后再精铣。已经发现，在精铣自由伸出的齿时，会产生振动问题和尺寸公差问题。为避免这些振动和尺寸偏差，必需将斜楔插在先铣好的槽内，支撑与正在加工的槽相邻的齿，事后再将斜楔拿掉。

可以用同样的方法加工截面为V形的台阶槽；通过适当的刀具设置可以加工出槽的准确轮廓。

这种新的方法和切削刀具不仅可以用于加工发电机或汽轮机上的槽；这种方法和刀具还可以用在(例如)要在金属工件上切削表面质量很高的、可能是相当长的深槽的任何地方。