1引言
我厂每月需加工铁道用b6型冷冻车齿板2000块，由于缺少刀具，过去只能采用刨削工艺加工，齿板的齿深和齿距均由操作者手工操作控制，齿形加工精度难以保证，废品率高，加工效率低（刨削一块齿板平均工时为45分钟），为此，我们提出用铣削代替刨削的工艺方案，并设计了齿板成形铣刀。
2铣刀设计
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
图2中，基面pr为通过切削刃上选定点并包含轴线的平面；切削平面ps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pn为垂直于主切削刃的平面；进给剖面pf为垂直于基面的平面。
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°。
刃倾角ls和法向前角gn
刃倾角ls等于刀齿螺旋角b，该铣刀为高速钢细齿铣刀，故选取ls=25°。此时法向前角gn=arctan（tang0cosls）≈9°。为便于制造和测量，在图纸中应标注出gn。
后角a0和主偏角kr
刀具后角a0在主剖面p0内测量。选取后角a0=12°，主偏角kr=90°。
孔径d、外径do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do=80mm，齿数z=9。
图3
图4
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=（pdo/z）tanaf=（pdo/z）tana0=（3.14×80/9）tan12°≈6mm。
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。
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
采用齿板成形铣刀加工齿板，可大大提高生产效率（铣削一块齿板仅需1.8分钟），显著改善加工精度，保证了产品质量。一把齿板成形铣刀的平均使用寿命达三年以上，降低了加工成本。