高速高效滾刀在設(shè)計中注意事項

商姣剛

太原工具廠有限責(zé)任公司 山西太原 030009

1 高速高效滾刀的設(shè)計考慮因素

在設(shè)計高速加工滾刀時應(yīng)主要從滾刀的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計、排屑暢通性、散熱迅速性、刀齒耐沖擊性、前后刀面抗磨損性等幾方面考慮。

1.1 高速滾刀結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計

在設(shè)計高速高效滾刀時，滾刀的結(jié)構(gòu)上的設(shè)計對高速滾刀的耐用度影響也很大。高速高效滾刀的外徑是一個很重要的參數(shù)，其外徑大小的選擇直接影響滾刀其它結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性，滾刀外徑的增大可以使?jié)L刀內(nèi)孔也有相應(yīng)的增大。從而提高滾刀心軸的剛性，使?jié)L削時可以采用更大的切削范圍，從而提高生產(chǎn)效率。

1.2 增大排屑容屑空間(容屑槽)

散熱迅速是高速滾削的關(guān)鍵，因此讓切屑迅速離開刀具，將大量的切削熱量帶走，采用增大容屑槽的容屑、排屑空間是有效措施之一。這有助于切削液在滾削的全過程中，有足夠的間隙至始至終地充分澆注切削區(qū)，以沖走大塊及碎小末狀切屑，冷卻刀尖部，達(dá)到降低工件和滾刀切削區(qū)溫度的目的；切削液還可起到潤滑前刀面的作用，以減輕切屑對前刀面的摩擦，延緩前刀面磨損。

滾削是一種斷續(xù)切削，在高速加工中會加劇對刀齒的沖擊，因此必須提高刀齒的耐沖擊強度。在不改變?nèi)菪?、排屑空間的前提下，采用降低容屑槽深度，將槽底部設(shè)計成整圓弧以增加其抗彎強度的方法可以增強耐沖擊的能力。

1.3 增加圓周齒數(shù)

與傳統(tǒng)滾削相比，高速滾削加工的進(jìn)給量和切削深度都較大，如果仍按常規(guī)設(shè)計，那么圓周上每個切削齒的切削負(fù)荷將隨之增大。增加圓周齒數(shù)是降低切削負(fù)荷的有效途徑之一。在滿足滾刀頂刃最大許可切屑厚度的條件下，選擇合適的、較多的圓周齒數(shù)可增加被切齒輪輪齒面的包絡(luò)切痕，從而達(dá)到提高齒輪幾何精度的目的。

1.4 加大頂刃及側(cè)刃后角

如果按常規(guī)設(shè)計刀具的頂刃及側(cè)刃后角，那么在高速滾削中，當(dāng)增大進(jìn)給量和切削深度時，其實際工作后角將減小(甚至為零)。因此，采用加大頂刃及側(cè)刃后角的方法，可以增大工作后角以及后刀面與已加工表面的間隙，有利于切削液進(jìn)入后刀面與已加工表面的切削區(qū)，帶走碎小末狀切屑和切削熱量，潤滑后刀面，減小兩表面的接觸面積，從而達(dá)到減輕兩表面間的摩擦、延緩后刀面磨損的目的。

1.5 采用零前角

在高速切削時，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齒的切削楔角，刀齒的刀尖部強度得到相應(yīng)提高，因此在切削時有助于加快切屑的變形，縮短切屑在前刀面上的滑移距離及與前刀面的接觸時間，使其快速脫離刀齒前刀面，減少傳遞給刀齒的熱量，減輕切屑對前刀面的摩擦，使切削液更容易注入前刀面切削區(qū)，使排屑通暢迅速，從而提高前刀面的抗磨損能力，并使設(shè)計、計算、加工、檢測、重磨更為簡單容易。

1.6 加大齒頂圓弧半徑

一般來說，刀齒頂刃與側(cè)刃相連處的尖角最易磨損，在高速滾削加工中尤其明顯。加大齒頂圓弧半徑有利于減少齒頂尖角部的熱量集聚，增大與切屑的接觸弧長，減薄切屑厚度，提高刀具的抗磨損能力和抗沖擊的穩(wěn)定性。因此，在滿足被切齒輪有效曲線的起始圓位置要求的前提下，可以盡量加大齒頂圓弧半徑。隨著滾刀齒頂圓角的增大，磨損會沿滾刀的刃邊由集中改為均勻分布，因而加大高速高效滾刀齒頂圓角可提高滾刀的 使用壽命。如果滾刀的齒頂圓角不能保證齒輪的有效漸開線起始點位置時，也可以適當(dāng)減小齒輪的根徑，使齒輪根部過部過渡曲線的起始點位置不超過齒輪嚙合時的有效起始點的位置。如果滾刀齒頂帶有觸角的情況下，觸角角度的選擇應(yīng)考慮其側(cè)后角的大小，滾刀的齒形角越小，其側(cè)后角就越小，過小的側(cè)刃后角對滾刀的壽命影響就。

1.7 提高滾刀前刃面的磨削和涂層質(zhì)量

涂層具有隔熱、潤滑、抗磨損等保護被涂基體的作用。涂層涂附在高速鋼滾刀表面上，滾刀的磨削質(zhì)量直接關(guān)系到涂層的附著質(zhì)量和保護作用。在高速滾削中，滾刀的磨損形式主要以月牙洼磨損為主，前刀面的質(zhì)量，如表面粗糙度、退火(脫碳)層、硬化層等直接關(guān)系到滾刀的使用壽命，涂層的顆粒度、涂層厚度、層數(shù)、致密度等因素均對滾刀的使用壽命有極大的影響。

在生產(chǎn)實踐中，根據(jù)高速滾削中出現(xiàn)的新問題和新情況，有針對性地采取相應(yīng)措施，才能設(shè)計出真正適合于高速滾切加工的滾刀，以縮短與國外先進(jìn)滾刀的差距。

2 結(jié)語

高速高效滾刀已在市場上廣泛應(yīng)用，且在市場上取得了很大的進(jìn)步。但在技術(shù)上我們要不斷加大技術(shù)改造，提高自身發(fā)展水平。通過市場競爭求生存，圖發(fā)展，更好的為我國制造技術(shù)水平發(fā)展貢獻(xiàn)力量。