2 铣刀设计

1. 刀具齿形
   齿板齿形为直齿齿形(见图1)。初始设计时，我们将铣刀设计为直齿成形铣刀。该铣刀每次可加工一块齿板，效率虽有提高，但加工时振动较大，加工精度不高。为此，我们改进设计了螺旋齿成形铣刀。该铣刀的螺旋形刀齿分布于刀具圆柱形外表面上，较好解决了铣削振动问题，铣削平稳性显著提高，每次可铣削两块齿板，并可获得较高加工精度。图2所示为铣刀切削刃(无副切削刃)的几何角度。

图1
图2

1. 图2中，基面P_r为通过切削刃上选定点并包含轴线的平面；切削平面P_s为加工表面在选定点的切平面；主剖面P₀为垂直于轴线端剖面的平面；法剖面P_n为垂直于主切削刃的平面；进给剖面P_f为垂直于基面的平面。
2. 前角g₀
   被加工齿板材料为Q235钢，铣削时冲击较大，为保证铣刀切削刃具有较高强度，铣刀宜采用小前角；同时考虑刀具材料为高速钢(W18Cr4，热处理硬度62～65HRC)，其前角应比硬质合金刀具稍大，故选取刀具前角g₀=10°。
3. 刃倾角l_s和法向前角g_n
   刃倾角l_s等于刀齿螺旋角b，该铣刀为高速钢细齿铣刀，故选取l_s=25°。此时法向前角g_n=arctan(tang₀cosl_s)≈9°。为便于制造和测量，在图纸中应标注出g_n。
4. 后角a₀和主偏角K_r
   刀具后角a₀在主剖面P₀内测量。选取后角a₀=12°，主偏角K_r=90°。
5. 孔径d、外径d_o和齿数Z
   根据我厂机加工车间铣刀杆的规格尺寸，选取铣刀内孔孔径d=32mm。由铲齿成形铣刀附表可查得铣刀外径d_o=80mm，齿数Z=9。
   
   图3
   图4
6. 铣刀铲削量
   齿板铣刀为铲齿成形铣刀，其齿背为阿基米德螺旋线，刀具重磨时只需刃磨前刀面。铣刀铲削量可采用作图法或计算法求出。由作图法(见图3)可求出铣刀铲削量为K=(pd_o/Z)tana_f=(pd_o/Z)tana₀=(3.14×80/9)tan12°≈6mm。
7. 槽型设计
   铣刀槽形尺寸如图4所示。选取槽形角q=70°，槽底圆角半径re=4mm，齿间角e=2p/Z=360/9=40°。由于齿背刀具棱边很窄，µ可忽略不计。由作图法可量出槽深h=12mm。
8. 尺寸公差及表面粗糙度
   齿板成形铣刀内孔的直径公差及刀齿表面粗糙度均按有关刀具标准要求标注。为减小振动，铣刀两端面的不平行度和同轴度均应≤0.025mm，为满足制造及使用要求，三个刀齿的齿距累积误差应≤0.02mm。
   根据上述设计参数，即可设计出如图5所示的齿板成形铣刀。为减少应力集中，在尖角处采用圆弧过渡。
   
   图5

3 结语