众所周知，刀具的切削方式（切削图形）会直接影响切削刃的形状、刀具寿命、加工质量和生产率。回转刀具的切削方法具有工效高、加工质量好、刀具耐用，以及可加工普通切削方式难於加工的一些异形零件等特点，因而日益引起重视，并在生产中逐渐得到了应用。
国外同行在这方面的研发可圈可点，譬如日本三菱金属公司开发出一种适用於干切削的“回转型车刀”，该刀具采用圆形硬质合金涂层刀片，刀片的支援部分装有轴承，在加工中刀具能自动回转，使切削刃始终保持锋利。
而在我国，湖北省十堰市汽车缸套厂也用加工中能自动回转的专用刀具来镗削汽缸套，其专用刀具采用YD10圆形硬质合金刀片，当切削速度为63m/min时，圆形刀片能连续工作，加工表面粗糙度为R6.3~3.2µm。
回转刀具切削法的发展
1.早期的回转刀具切削法
图1所示为最早出现的几种回转刀具切削方法。
图1 早期的回转刀具切削法
图1a是在车床上用回转成形车刀加工手柄等类型的回转体工件。刀具的轴线和工件的轴线互相垂直，工作时工件绕自身轴线作回转的切削运动，刀具则沿工件轴向移动，并绕自身轴线转动，两者的运动犹如齿轮和齿条互相啮合那样，车刀相当於一个齿轮，而工件则可看作是一回转体形状的齿条。
这种车刀的外形实际上是工件廓形成形段的再现。此法能加工长的成形工件，但因刀具制造困难，难以保证所需的廓形精度，所以它主要适用於加工手柄、轴和套筒类尺寸公差要求不严的工件。
图1b为回转式管状车刀。刀具与水平面倾斜成45°角，使排屑容易。在切削力的作用下，管状车刀可由被加工工件的回转运动而获得自身的旋转（自转）运动。由於切削时不断变换切削刃口的位置，因此可延长刀具寿命，也相应提高了生产效率。
图1c系用成对的杯形刀具分别安置在被加工工件的两侧，并使它们的回转轴线与工件轴线配置在同一个平面内，当工件和刀具回转，同时刀具沿工件轴线方向作进给运动时，即能从工件表面上切下切屑，其切削方式与剥香蕉皮的方式十分相似。
图1d是用环状车刀切削外圆柱面的一种高生产率方法，刀具安装在特殊的旋架上。此法在车外圆柱面时由於结构庞大，因此应用较少，但其加工原理在切削内外螺纹（如旋风高速切削螺纹）和镗孔中得到了应用。
镗孔时可将刀具作成杯形，并使其绕自身轴线旋转，且与被加工工件孔的轴线倾斜一定角度安装（图1e），高压冷却液通过Y形供液孔被输送到切削区，以冷却刀具并使切屑易於从孔中排出，此法多用於精镗或滚压大直径的内孔。
图1f为回转刀具在面铣刀上的应用。刀具可正装或斜装在铣刀盘内，一方面随同铣刀盘旋转，同时又绕自身轴线转动。
图1g为用偏心式回转车刀车削外圆，它能使切屑可靠碎断。
图1h可用於车削非圆表面的工件，其切削方式和图1a回转车刀车削成形面相似，但刀具和工件两者的回转速度须相互匹配。
2. 回转刀具切削法的发展
回转刀具切削法的进一步发展是增加工作时刀齿（刀刃）的数目和切削刃的长度，这有利於提高加工生产率。
图2所示为用多刃刀具回转切削的几种方法。图2a和图2b是分别用杯形车刀组及螺旋形切削刃的刀具加工工件的情形。螺旋形刀具因利用了斜角切削的原理，故切削轻快，加工表面质量较好，并且刀具寿命也可比普通刀具高出1~3倍，同时还能减少机床形成运动的数目。 
图2 多刃刀具回转切削的几种方法
例如，采用螺旋齿拉刀允许只用一个简单的轴向运动即能加工出圆柱形（图2c）和圆锥形（图2d）回转体的工件。
如将螺旋齿刀具的轴线和工件轴线在空间交错成θ角（图3a），并使工件和刀具旋转，同时使刀具作纵向进给运动，还可加工出回转双曲线体的工件。用圆柱形多刃回转刀具同样也可加工工件的成形表面，图3b是用普通立铣刀与工件回转表面切线安装加工轴承环滚道的情形。 
图3 a：螺旋齿刀具的轴线和工件轴线在空间交错成θ角；b：用普通立铣刀与工件回转表面切线安装加工轴承环滚道
回转刀具切削法在生产中的应用实例
1.加工径向圆环槽
图4为用锥形立铣刀加工径向圆环槽。立铣刀与被加工工件在空间交错安置，铣刀的回转轴线与进给方向f间的夹角α等於刀具圆锥角之半。铣削时，工件作旋转的圆周进给运动，而锥形立铣刀在作旋转的主运动的同时，还作进给量为f 的切向进给运动，当走刀到达工件要求的圆环槽尺寸d时，切向走刀停止。
图4 用锥形立铣刀加工径向圆环槽
此法只需一把铣刀就能加工出不同尺寸的圆环槽，特别适合加工批量小、尺寸多变的产品。
2.车削圆弧形台阶
图5中的a和b分别示出了用外圆车刀1及成形车刀2与回转刀具车削圆弧形台阶。图5b所示工艺不但工效高，刀具寿命长，且其加工出来的台阶圆弧的一致性也好。
图5 用外圆车刀1及成形车刀2与回转刀具车削圆弧形台阶
3. 加工回转体工件
图6a是用铣刀加工回转体工件的方法。此法在车床上加工外圆柱体时不使用车刀而使用铣刀。铣刀除圆柱面上有刀齿外，在圆锥形端面上也有刀齿。为了改善端面刀齿的切削条件，柱面上的刀齿采用了斜齿结构。工作时铣刀以其柱面上的斜齿与被加工工件相接触，并由加工工件的回转运动获得自身的旋转（自转）运动。切削的进行就是靠被加工工件和铣刀切削刃两者间的速度差来实现的。 
图6 a：用铣刀加工回转体工件 b：被加工工件和铣刀回转轴线成平行安置
与通用车削方法相比较，此法由於铣刀自转，故可提高刀具寿命和生产率，并且具有斜刃的刀齿因能逐渐切入工件，还能使切削过程平稳，抗振性提高。图6b为被加工工件和铣刀回转轴线成平行安置。此时，除可作切端面的纵向车削外，也可进行横向切槽工作。但切槽时须使用标准的三面刃铣刀。
用硬质合金多齿面铣刀加工曲轴轴颈时，工件作低速旋转的圆周进给运动，而铣刀作高速旋转的主切削运动。与通常车削轴颈方法相比较，它的工效较高，加工质量也好。
4. 加工曲轴轴颈
5. 加工非圆截面回转体工件
图7a所示为用回转刀具加工非圆截面回转体工件的方法。用此法加工时，不需切削刀具在横向对被加工工件按谐波定律作复杂的运动，而只需使用几把普通的回转车刀轮流地进行加工—这使得装置大为简化，并能大幅提高生产率，而且，在改装的车床上便能加工出各种棱面曲率的多边形异形面工件。 
图7 a: 用回转刀具加工非圆截面工件的方法 b: 加工出的系列异形面零件
但在工作过程中，必须使刀具在平行於加工工件回转轴线的平面内具有附加的旋转运动，同时刀具应沿着它们的回转圆周均匀地排列，以使刀具能同被加工工件轮流地协同动作。加工时，异形面工件的加工棱边数S可由下式决定：
S工=ω刀S刀/ω工
式中：ω刀和ω工为刀具和工件相应的回转速度；S刀为刀具（车刀）数目。
工件每个加工面弯曲的形状可由以下公式确定：
对於平面〔(D刀+D工)/2﹞-A = D工sin2ε工/4
对於凹面〔(D刀+D工)/2﹞-A > D工sin2ε工/4
对於凸面〔(D刀+D工)/2﹞-A < D工sin2ε工/4
式中D刀为切削刀具回转圆的直径；D工为加工工件的直径；A为回转刀具轴线和工件轴线间的中心距；ε工为工件一个加工面的中心角。
用此法加工出的一系列异形面零件示於图7b中。
6. 其它
用回转多齿刀具还可加工蜗杆、丝杠等类型工件，此法的优点是生产率高，加工精度好。
目前，回转刀具切削法在美国、日本和俄罗斯等国家中的应用日益增多。国外已有回转刀具切削的机床问世，如LEISTRITZ公司推出的旋转铣削机床（已在CIMT 2009上展出），可广泛用於生产滚珠丝杠、螺母、泵轴、塑化螺杆、转向涡轮、EPS涡轮、特殊螺纹和其它类似零件，对提高工效、保证产品质量起着重要作用。可以预见，这种切削方法在今後生产中会有着广阔前景，值得我们进一步去开发与应用。(end)
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