高速高效滚刀在设计中注意事项

商姣刚

太原工具厂有限责任公司 山西太原 030009

1 高速高效滚刀的设计考虑因素

在设计高速加工滚刀时应主要从滚刀的结构尺寸设计、排屑畅通性、散热迅速性、刀齿耐冲击性、前后刀面抗磨损性等几方面考虑。

1.1 高速滚刀结构尺寸设计

在设计高速高效滚刀时，滚刀的结构上的设计对高速滚刀的耐用度影响也很大。高速高效滚刀的外径是一个很重要的参数，其外径大小的选择直接影响滚刀其它结构参数的合理性，滚刀外径的增大可以使滚刀内孔也有相应的增大。从而提高滚刀心轴的刚性，使滚削时可以采用更大的切削范围，从而提高生产效率。

1.2 增大排屑容屑空间(容屑槽)

散热迅速是高速滚削的关键，因此让切屑迅速离开刀具，将大量的切削热量带走，采用增大容屑槽的容屑、排屑空间是有效措施之一。这有助于切削液在滚削的全过程中，有足够的间隙至始至终地充分浇注切削区，以冲走大块及碎小末状切屑，冷却刀尖部，达到降低工件和滚刀切削区温度的目的；切削液还可起到润滑前刀面的作用，以减轻切屑对前刀面的摩擦，延缓前刀面磨损。

滚削是一种断续切削，在高速加工中会加剧对刀齿的冲击，因此必须提高刀齿的耐冲击强度。在不改变容屑、排屑空间的前提下，采用降低容屑槽深度，将槽底部设计成整圆弧以增加其抗弯强度的方法可以增强耐冲击的能力。

1.3 增加圆周齿数

与传统滚削相比，高速滚削加工的进给量和切削深度都较大，如果仍按常规设计，那么圆周上每个切削齿的切削负荷将随之增大。增加圆周齿数是降低切削负荷的有效途径之一。在满足滚刀顶刃最大许可切屑厚度的条件下，选择合适的、较多的圆周齿数可增加被切齿轮轮齿面的包络切痕，从而达到提高齿轮几何精度的目的。

1.4 加大顶刃及侧刃后角

如果按常规设计刀具的顶刃及侧刃后角，那么在高速滚削中，当增大进给量和切削深度时，其实际工作后角将减小(甚至为零)。因此，采用加大顶刃及侧刃后角的方法，可以增大工作后角以及后刀面与已加工表面的间隙，有利于切削液进入后刀面与已加工表面的切削区，带走碎小末状切屑和切削热量，润滑后刀面，减小两表面的接触面积，从而达到减轻两表面间的摩擦、延缓后刀面磨损的目的。

1.5 采用零前角

在高速切削时，零前角和正前角刀具所受切削力相差不大。但由于零前角增大了刀齿的切削楔角，刀齿的刀尖部强度得到相应提高，因此在切削时有助于加快切屑的变形，缩短切屑在前刀面上的滑移距离及与前刀面的接触时间，使其快速脱离刀齿前刀面，减少传递给刀齿的热量，减轻切屑对前刀面的摩擦，使切削液更容易注入前刀面切削区，使排屑通畅迅速，从而提高前刀面的抗磨损能力，并使设计、计算、加工、检测、重磨更为简单容易。

1.6 加大齿顶圆弧半径

一般来说，刀齿顶刃与侧刃相连处的尖角最易磨损，在高速滚削加工中尤其明显。加大齿顶圆弧半径有利于减少齿顶尖角部的热量集聚，增大与切屑的接触弧长，减薄切屑厚度，提高刀具的抗磨损能力和抗冲击的稳定性。因此，在满足被切齿轮有效曲线的起始圆位置要求的前提下，可以尽量加大齿顶圆弧半径。随着滚刀齿顶圆角的增大，磨损会沿滚刀的刃边由集中改为均匀分布，因而加大高速高效滚刀齿顶圆角可提高滚刀的 使用寿命。如果滚刀的齿顶圆角不能保证齿轮的有效渐开线起始点位置时，也可以适当减小齿轮的根径，使齿轮根部过部过渡曲线的起始点位置不超过齿轮啮合时的有效起始点的位置。如果滚刀齿顶带有触角的情况下，触角角度的选择应考虑其侧后角的大小，滚刀的齿形角越小，其侧后角就越小，过小的侧刃后角对滚刀的寿命影响就。

1.7 提高滚刀前刃面的磨削和涂层质量

涂层具有隔热、润滑、抗磨损等保护被涂基体的作用。涂层涂附在高速钢滚刀表面上，滚刀的磨削质量直接关系到涂层的附着质量和保护作用。在高速滚削中，滚刀的磨损形式主要以月牙洼磨损为主，前刀面的质量，如表面粗糙度、退火(脱碳)层、硬化层等直接关系到滚刀的使用寿命，涂层的颗粒度、涂层厚度、层数、致密度等因素均对滚刀的使用寿命有极大的影响。

在生产实践中，根据高速滚削中出现的新问题和新情况，有针对性地采取相应措施，才能设计出真正适合于高速滚切加工的滚刀，以缩短与国外先进滚刀的差距。

2 结语

高速高效滚刀已在市场上广泛应用，且在市场上取得了很大的进步。但在技术上我们要不断加大技术改造，提高自身发展水平。通过市场竞争求生存，图发展，更好的为我国制造技术水平发展贡献力量。