銑削是一種通過刀具作旋轉運動，工件相對刀具作進給運動，對金屬進行分級切除的加工方法。在某些情況下，工件保持固定而旋轉的刀具做橫向直線進給。銑削刀具有兩條或更多能連續(xù)切除一定量材科的切削刃，能夠將材料切到一定的深度。鍵槽銑削是銑刀上圓周和兩側共三面都有刀刃，加工的鍵槽是圓底的，鍵是半圓形的，稱為半圓鍵，銑這種鍵槽的銑刀叫做半圓鍵銑刀。

　　圖1 半圓鍵槽加工示意圖

　　01 加工工藝背景及存在問題

　　在發(fā)動機的曲軸芯軸端半圓鍵加工過程中，三面刃鍵槽銑刀做滾銑運動，隨著切削的進行，刀具刃口逐漸磨損，加工振紋、槽底燒傷等問題隨之發(fā)生。因該刀具為一次性成形銑刀，刀具磨損后直徑減小，直接報廢，無法修磨重復使用，增加了刀具使用成本。例如，青島發(fā)動機工廠曲軸線OP100工位半圓鍵使用鍵槽銑刀T23023加工，工藝要求鍵槽寬度4.99±0.02mm，鍵槽半徑R9.575±0.075mm，輪廓度<0.3mm。采用整體硬質合金八刃銑刀，加工參數S1200/F220，設定刀具壽命1200件。加工過程中，存在加工鍵槽寬度超上差， 加工槽底振紋，加工鍵槽底部燒傷，輪廓度超差等問題，導致刀具達不到使用壽命而下刀，造成加工浪費及刀具成本提高，不能滿足當前生產需求。

　　圖2 半圓鍵槽加工工藝

　　02 鍵槽銑刀加工問題解決方案

　　針對以上問題，從降低刀具切削刃受力及散熱等角度分析，重新設計鍵槽銑刀，具體方案如下。

　　齒數優(yōu)化：針對加工槽底部燒傷問題，減少鍵槽銑刀齒數，由八刃銑刀優(yōu)化為五刃銑刀，可以增大容屑槽的排屑空間，加快刀尖散熱。同時切削刃齒數的減少會降低切削力，減少因刃部磨損變鈍后產生讓刀導致的鍵槽寬度超差現象。

　　圖3 齒數對比及讓刀示意圖

　　主偏角優(yōu)化：針對加工槽底有振紋的問題，將切削刃設計為不等分錯刃斜齒;5°不等分，避免加工時共振導致加工輪廓度超差;主偏角6°，這樣可以有效避免全部齒長同時和工件接觸，降低切削阻力，減小刀具加工時振動導致的槽底振紋現象。

　　圖4 錯刃斜齒設計對比圖

　　03 提高鍵槽銑刀修磨次數解決方案

　　因鍵槽銑刀為一次性成形銑刀，理想狀態(tài)下刀具直徑等于鍵槽半徑。刀具使用磨損后直徑會減小，傳統(tǒng)的后刀面修磨工藝會導致銑刀直徑再次減小，無法修磨重復使用，增加了刀具使用成本。從刀具切削刃修磨工藝的角度分析，重新設計鍵槽銑刀切削刃，后刀面增加一條很窄的刃帶，使刀具有效直徑保持在同一圓柱面上。刀具使用磨損后，利用前刀面修磨的工藝形式，可以解決成形鍵槽銑刀無法多次修磨重復利用的問題，提高了刀具棒料重復利用率。

　　圖5 刃帶結構設計對比圖

　　04 結束語

　　針對鍵槽銑削刀具，如果在加工過程中遇到加工振紋、槽底燒傷等問題，可以嘗試按照本文的改進方案優(yōu)化鍵槽銑刀，提升刀具加工壽命，降低刀具使用成本。隨著Co、W、Ti等刀具金屬材料的日趨匱乏，刀具重復修磨利用成為了機械制造行業(yè)的重要課題。在刀具使用過程中，刀具的修磨不要僅局限于刀具圖紙的幾何參數， 還要根據刀具加工位置的形狀、生產工藝等方面，確定最優(yōu)的刀具結構及修磨工藝，保證刀具修磨質量及刀具重復修磨利用率實現最大化，降低刀具成本。