切齿刀具与切削条件（滚刀、插齿刀、刮齿刀、剃齿刀、拉刀）

✎各类刀具的设计、选型与故障对策

按刀具分别整理了规格的确定方法、计算公式（附滚刀窜刀量和拉刀拉削力的计算器）、按症状查原因与对策、重磨，以及订货时需要确定的项目。

滚刀插齿刀刮齿刀剃齿刀拉刀金刚石修整齿轮倒角工具（倒角刀）

⚙滚刀Hob

滚刀的设计、选型与故障对策 →

结构

整体（实心）滚刀：高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金的整体产品。也有小直径带柄（柄部）滚刀^[1][2][3][4]
组装、钎焊滚刀：钢制刀体上钎焊硬质合金刀齿，或嵌入刀齿／可转位。也用于大模数（例：KSK 硬质合金钎焊滚刀、LMT CarbideLine-H/-I、Gleason E-Z Cut）^[2][4][5]
多头滚刀：头数增加则效率提高，但参与展成的切削刃减少，多边形误差增大。参考值“工件齿数÷头数 ≧ 9”“头数×轴向进给（mm/t.rev）≦ 8”（尼得科）^[1][6][7]
小直径高精度滚刀（微型滚刀／细节距滚刀）：用于 m0.1〜0.5 的超小模数（DTR），KSK 也制造硬质合金微型滚刀^[8][9][10]

齿形

标准齿形（JIS 例：齿顶高 1.25m，全齿高 2.25m＝切入量＋c）^[2]单一资料·仅供参考
修顶（TOP）：加工齿形的同时也切削外径。同时控制外径与齿厚^[2][8]
半修顶（S-TOP）：同时加工齿顶倒角，防止磕碰、毛刺和噪声^[2][8]
凸角（PP/PSP/PGP）：在齿根留出让位，使剃前（PSP）、磨前（PGP）的余量不留在齿根^[2][8]
另有短齿、修形齿形、花键（渐开线、矩形）、链轮、同步带轮、蜗杆用^[8][9]

精度等级

ISO 4468:2020：规定通用滚刀（模数 0.5〜40）的精度为 4A、3A、2A、A、B、C、D 共 7 个等级（4A 最高）^[11][12]
DIN 3968：各公司以 Class A、AA、AAA 制造（DTR、Gleason）。AA 约用于 DIN 6〜7 级的精切齿，A 约用于磨前^[8][13][7]
JIS B 4354：KSK 的标准滚刀尺寸遵循 JIS B 4354 J 形。JIS B 4354 的精度等级划分在公开资料中未能确认^[2]单一资料·仅供参考

切削方向

顺滚（滚刀从工件下端向上端进给）与逆滚（从上端向下端）^[1]单一资料·仅供参考

硬质合金刮齿滚刀（淬火后精加工用）

硬质合金刮齿滚刀（skiving hob）：精加工淬火后（HRC52〜58）齿轮的滚刀。KSK 为钎焊式 m1.5〜25，负前角 30°/25°。DTR 为 m0.5〜5、DIN AAA。与强力刮齿（旋转刀具的交叉轴加工）不是一回事^[2][8]

“刮齿滚刀”是精加工淬火后齿轮的硬质合金滚刀，与以交叉轴旋转的强力刮齿刀具不是一回事。

⚙插齿刀（Shaper cutter）Pinion (shaper) cutter

插齿刀（Shaper cutter）的设计、选型与故障对策 →

种类

盘形（DISK）^[14][9][15]
碗形、轮毂形（BELL / hub。Liebherr 也有带内齿的轮毂形）^[14][9][15]
柄形（莫氏锥度 #2、#3、#4）：用于小直径内齿^[14][9][15]
薄片式插齿刀（Wafer cutter）：薄涂层盘片装在专用刀座上使用的一次性型（Liebherr）^[15]单一资料·仅供参考
可转位硬质合金插齿刀（Gleason Opti-Cut）^[16]单一资料·仅供参考

规格

精度通常为 DIN A 级（相当于齿轮 JIS 4〜5 级）。材质通常为 SKH55 系，高速、高硬度时用粉末冶金高速钢（ASP30 系）^[14]单一资料·仅供参考
内齿用的刀齿数，要选择能避开干涉（渐开线干涉、顶切干涉等）的数值^[14]单一资料·仅供参考

⚙刮齿刀Skiving cutter

刮齿刀的设计、选型与故障对策 →

种类

圆锥形（Conical）与圆柱形：圆锥形因结构本身带有后角，圆柱形则需要倾斜、偏置布置^[15]单一资料·仅供参考
盘形、碗形、柄形、硬质合金整体式（KSK），可转位式（Liebherr、LMT）^[9][15][17]单一资料·仅供参考
超级刮齿刀：以内齿磨削用的桶形螺纹砂轮为原型，加上切削刃槽、后角和粗加工部锥度的多刃刀具（三菱重工→尼得科）^[18][19]单一资料·仅供参考

材质

粉末冶金高速钢（投资小但磨损大）与硬质合金（用于高生产率、高强度材料）^[15][13]

⚙剃齿刀Shaving cutter

剃齿刀的设计、选型与故障对策 →

种类

按加工方式分：平行（conventional）、对角、切向（underpass）、径向（plunge）用^[20][9][13]
内齿用（内齿剃齿）^[21][22]

规格

Liebherr：模数 0.5〜12.7，螺旋角至 45°，最大外径 305 mm、宽 65 mm，刃槽为直槽／螺旋槽^[15]单一资料·仅供参考
Gleason：最大模数 18（内齿用 10），最大直径 350 mm（内齿用 250）。Viganò 工厂的产品为模数 1〜5^[22][13]单一资料·仅供参考
以 5°〜15° 的轴交角啮合使用^[20]单一资料·仅供参考

材质

高合金高速钢、粉末冶金高速钢、超细晶粒硬质合金（Gleason），MACH3 ＋ Super Coat／MightyShield ε（尼得科）^[22][20][23]单一资料·仅供参考

⚙拉刀Broach

拉刀的设计、选型与故障对策 →

种类

内拉刀：圆孔、花键、细齿花键（serration）、方孔、异形^[24][25]
螺旋拉刀：用于内斜齿轮（不二越（NACHI）偏法向螺旋拉刀优化了刃槽螺旋角）^[18][26]
外拉刀（surface broach）：用于外表面（涡轮叶片叶根的枞树形槽等）^[24][27][25]

材质

标准为 SKH55（相当于 M35），另有 GRANMET BR，粉末冶金高速钢 MAC-B、MAC-D（尼得科）。表面处理为氮化、TiN、PVD（尼得科 Nano Dynamic，不二越（NACHI）DuAl EX/GX）^[28][29][24]单一资料·仅供参考

切削速度

拉刀切削速度的参考值约为 5 m/min（尼得科选型图、加工例，不二越（NACHI）传统加工 5 m/min）。不二越（NACHI）有半干式 50 m/min 的例子^[30][31][27]

◆刀具材质

熔炼高速钢：SKH51、SKH55 等（尼得科选型图）。尼得科 MACH11、MACH13 明确为熔炼高速钢，MACH7 为高速钢滚刀材料。不二越（NACHI）FMH、FMH-VX 是滚刀专用的新型熔炼高速钢（FMH2、FMH-SV 也属 FMH 系列）^{[30][32][33][1][34][29]}单一资料·仅供参考
粉末冶金高速钢（PM-HSS）：ASP30、ASP60（DTR），Gleason PM-HSS（G90 是定位于 PM-HSS 与硬质合金之间的自有材料），尼得科 GRANMET SK（刮齿刀用粉末冶金材料）。尼得科 MX-1 是“兼具粉末冶金高速钢的韧性和熔炼高速钢的耐磨性”的材料，GRANMET SF 为高速用材料（均未明确分类）^{[35][5][36][37][38][39][40]}单一资料·仅供参考
硬质合金：用于高速干切和淬火后精加工。KSK 称与高速钢滚刀相比，切齿时间为 1/3〜1/10，磨损为 1/5^{[2][3][4][41]}单一资料·仅供参考

涂层

TiN：HV 2300，最高使用温度 600℃（KSK）。TiN 在高温下 Ti 会氧化变脆（三菱）^[2][41]单一资料·仅供参考
TiCN：HV 3000，400℃（KSK）^[2]单一资料·仅供参考
TiAlN：HV 3300，900℃（KSK）。表层的 Al 选择性氧化，形成牢固的膜（三菱 Super Dry）^[2][41]单一资料·仅供参考
AlCrN：HV 3200，1100℃（KSK）。不二越（NACHI）的拉刀用 DuAl GX 为 AlCr 系^[2][29]
厂商自有涂层：尼得科 Super Dry I/II/III、MightyShield Σ（HV4000）、ε、Super Coat、Nano Dynamic，不二越（NACHI）Hyper AP1/Hyper DuAl SP/GP/DuAl EX/VX/Hyper DS1，DTR MAX 系列、D1/D2，Gleason TiNite/AlNite/AlCroNite/AlCroNite GearPro，LMT Nanosphere 2.0^{[30][42][34][43][44][13][45]}单一资料·仅供参考
重磨的处理：有磨前刀面后重新涂层的规格，也有不带前刀面涂层使用的规格（不二越（NACHI））^[34]单一资料·仅供参考

材质牌号名和涂层名是厂商的商品名。硬度和使用温度是厂商公布的数值，测定方法不统一，因此不能用于厂商之间的比较。

÷滚齿条件的公式

滚刀转速 N [min⁻¹] = 1000 × V [m/min] ÷ (π × 滚刀外径 D [mm])^[41][46]并非公式本身的记载，而是因为 2 个公开实例的数值（φ58，1370 min⁻¹，250 m/min／φ32，8000 min⁻¹，804 m/min）与该公式吻合而得到确认
滚齿时间 T = Z2 × (A + b + O) ÷ (n1 × Z1 × Sz)（Z2：工件齿数，Z1：滚刀头数，n1：滚刀转速，Sz：工件每转进给，A：切入行程，b：齿宽，O：超程）^[7]单一资料·仅供参考
由上式得，工作台转速 nt = n1 × Z1 ÷ Z2，轴向进给速度 F [mm/min] = Sz [mm/rev] × n1 × Z1 ÷ Z2^[7]单一资料·仅供参考由 S91 的公式变形而来
斜齿轮的进给沿工件轴向给出，实际进给为表中进给 ÷ cos(螺旋角)^[7]单一资料·仅供参考
进给痕（进给标记）高度 Δsf ≒ (1/8) × f² ÷ Rc × sin αn（f：工件每转进给，Rc：滚刀节圆柱半径，αn：压力角）。＝ f² sin αn ÷ (4 × 滚刀节圆直径)。同时还给出标准齿的 μm 换算式 Δsf ≒ 250 f² sin αn ÷ (2Rk − 2.314m)（Rk：滚刀外半径）。进给痕一般小于多边形误差^[47]单一资料·仅供参考
滚刀有效窜刀长度 S = 滚刀齿长 l −（K + 2a），K = k + k0，k0 = Ca × cosβ ÷ tan αn × cos τ，a ≒ π/2 × m（Ca：滚刀齿顶高，τ：滚刀安装角）^[48]单一资料·仅供参考

参考值

头数的参考值：工件齿数 ÷ 头数 ≧ 9。增加头数时，头数 × 轴向进给（mm/t.rev）不得超过 8^[6]单一资料·仅供参考
头数与容屑槽数的参考值（尼得科）：工件齿数 20 以下 → 1 头 10〜12 槽（精加工、剃齿前），2 头 12〜14 槽。21 以上 → 1 头 10 槽，2〜3 头 12〜14 槽，4〜5 头 14〜17 槽（剃齿前）^[6]单一资料·仅供参考
多头滚刀的限制（Kothari）：2 头最大 m5.5、最少齿数 13，3 头 m4.5、17，4 头 m3、20，5 头 m2.5、25。DIN 4〜6 级用 1 头，7〜8 级最多 2 头，9〜10 级最多 3 头。最少槽数 1 头 9〜12，2 头 12〜13，3 头 13〜17，4 头 17〜19，5 头 17〜21^[7]单一资料·仅供参考
多头化的利弊：效率和耐磨性（切屑较厚）会提高，但切齿精度容易下降一级，也更容易崩刃^[6][1]单一资料·仅供参考
一次走刀切削适用于模数约 4 以内，更大则分两次走刀（Kothari）。模数超过 3 且齿数较少时，也分两次走刀^[7]单一资料·仅供参考
带涂层的滚刀可将切削速度提高 10〜15%。模数超过 3 mm 后，模数越大，切削速度越要降低（Kothari）^[7]单一资料·仅供参考

切削速度的参考值

按抗拉强度的可达切削速度（Kothari 的表）：600 N/mm² … 高速钢湿切 120／硬质合金干切 320／硬质合金湿切 305 m/min，700 … 110/290/280，800 … 100/270/240，900 … 85/240/200，1000 … 70/210/180，1100 … 60/180/160^[7]单一资料·仅供参考
高速钢滚刀湿切以往为 100〜120 m/min。采用 Super Dry Coat 提高到 200 m/min，采用 Super Dry II 提高到 250 m/min（三菱重工 2006）^[41]单一资料·仅供参考
尼得科选型图（HB160〜300 的钢）：滚刀最高 50〜300 m/min，插齿刀 50〜100 m/min，剃齿刀最高 100/150 m/min，拉刀最高 5 m/min^[30]单一资料·仅供参考
不二越（NACHI）滚刀用涂层的适用范围：DuAl VX 80〜150，DuAl EX 60〜180（产品页面上约 150），Hyper DuAl GP 80〜180，Hyper DuAl SP 300 以上（干切），Hyper AP1 300 以上（水溶性）m/min^{[34][49][50][51]}单一资料·仅供参考
干切用滚刀（特殊高速钢＋多层涂层）约 V=180 m/min：DTR、重庆工具厂。KSK 的加工实例 165 m/min^[8][52][2]
插齿机的切削速度：SE25A 最高行程数 1800 min⁻¹，切削速度由 90 提高到 130 m/min。内齿比较例中，插齿机 50〜90 m/min，超级刮齿 130 m/min^[41][18]单一资料·仅供参考
剃齿的切削速度：径向、切向剃齿 145 m/min，对角、平行剃齿 120 m/min（工件低于 2000 rpm，轴类低于 1000 rpm）^[20]单一资料·仅供参考

▤厂商公布的加工实例

厂商及技术文章公布的参考值和加工实例。实例是特定条件下的个案，并非推荐值。请将其视为工件、机床、刀具条件齐备时的一个示例来阅读。

尼得科机床（Nidec Machine Tool；含三菱重工时代的技报）

刀具	工件	刀具规格	干切／湿切	切削速度	进给
滚刀	m2.25 PA17.5° 46T HA23° SCM415	MX-1，3 头 16 槽，Super Dry III（前刀面、后刀面）	干切（顺滚、不窜刀 80 m）	250 m/min	轴向 2.4 mm/rev^[37]
滚刀	m2.25 PA17.5° 52T HA23°LH SCM415（HB180）	φ75 MACH7，3 头 LH 14 槽，Super Dry III（前刀面带涂层）	未注明（同旋向、顺滚、不窜刀）	250 m/min	轴向 2.4 mm/rev^[1]
滚刀	m2.25 46T	MACH11／MACH7 ＋ Super Dry III	干切（顺滚、不窜刀 40 m）	300 m/min	轴向 2.4 mm/rev^[32]
滚刀	m2.25 NT46 PA17.5° HA23° 15CrMo4	GRANMET SF	未注明	400 m/min	轴向 1.7 mm/rev^[39]
滚刀	m2.7 PA20° HA31°RH NT69 宽25 SCM420H	φ90 4 头 16 槽 GRANMET SF ＋ MightyShield Σ	未注明（不窜刀，50 件、切削长度 100 m）	350 m/min	轴向 2.3 mm/rev^[40]
滚刀	m2.7 NT15 PA20° HA30° 20Cr4（小齿轮）	4 头 12 槽 MACH7 ＋ MightyShield Σ	干切	180 m/min	轴向 1.0 mm/rev^[42]
滚刀	m2.3 NT55 PA15° HA27° 20Cr4（配对齿轮）	4 头 14 槽＋ MightyShield Σ	未注明	未注明（页面上在与实例 1 相同的栏中写有 180 m/min）	轴向 2.0 mm/rev^[42]
滚刀	m3 NT18 PA18° HA30°	MACH13	干切（顺滚）	150 m/min	1.0 mm/rev^[33]
滚刀（GE15FR Plus）	m0.5，外径约 50 mm，齿宽 15 mm（齿数无法从页面读出）	滚刀直径 32 mm（表中数值。与 π×32×8000/1000≒804 一致），主轴 8000 min⁻¹宣称节距精度达到相当于 ISO 0 级	未注明	804 m/min	0.5 mm/t.rev^[46]
滚刀	m1.4 34T 齿宽25 PA17.5° HA22.5°RH	整体滚刀 φ58，4 头 16 槽，Super Dry II，1370 min⁻¹	干切（顺滚）	250 m/min	2.0 mm/rev（循环时间 14.3 s）^[41]
插齿刀	m3 PA14.5° 30T 直齿 φ94 齿宽28 SCM420H（HB180）	51T φ157.5 MACS ＋ Super Dry（前刀面带涂层）	干切（Super Dry）	行程数 450/900/700 str/min	圆周 2.7/2.7/0.76 mm/str，径向 0.01 mm/str^[53]
插齿刀	m2 PA20° 38T 直齿 φ81 齿宽16.5 SCr420H（HB180）	66T φ137.068 MACS ＋ Super Dry加工 4000 件后齿形相当于 JIS N6，齿向相当于 N4	干切（Super Dry）	行程数 700/1200/1200 str/min	圆周 2.51/1.26/1.26 mm/str，径向 0.01/0.015/0.015 mm/str^[53]
插齿刀	m2.25 NT27 HA31.5° 宽15 SCM415	NT57 MAC-B（高速钢）＋ PVD	未注明	行程数 800/1200 /min	圆周 0.5/0.3 mm/str（90 s）→ 大圆周进给 4.0/2.0 mm/str（35 s），径向 0.02/0.01 mm/str^[54]
插齿刀	m1.3 PA30° 直齿 NT30 渗碳钢	外径30 NT20 MX-1 ＋ Super Dry	未注明	行程数 850/920 str/min	圆周 1.5/0.5 mm/str，径向 0.020/0.012 mm/str^[38]
插齿刀（SE25FR）	m0.4，外径约 64 mm，齿宽 13 mm（齿数无法从页面读出）	—宣称节距精度达到相当于 ISO 2〜3 级	未注明	750 str/min、63.6 m/min	圆周 0.416 mm/str，径向 0.002 mm/str（2.08 min）^[55]
插齿刀（插齿机）	m2.5 φ75 直齿行程宽度21	SE25A	干切	760/1200 str/min、50/80 m/min	—（49 s，传统机型 73 s）^[41]
刮齿刀	m1.5 70T PA20° HA20° SCM440（HB270〜300）	MX-1／GRANMET SK ＋ MightyShield Σ	未注明	70 m/min	轴向 0.4〜0.1 mm/rev^[36]
超级刮齿	内齿 m2 57T PA20° HA18°RH SCM415	超级刮齿刀同条件下的插齿机为 50〜90 m/min、180 s	未注明	130 m/min（循环时间 90 s）	—^[18]
剃齿刀	一般条件	—	—	径向、切向剃齿 145 m/min，对角、平行剃齿 120 m/min	工件转速低于 2000 rpm（轴类低于 1000 rpm）^[20]
剃齿刀	m1.7 PA17.5° HA36°（刀具 NT113 HA21°）	Fine pitch、Super Coat	—	转速 220 rpm	进给 0.4 mm/min（径向切入）^[20]
蜗杆砂轮（磨齿）	m3 31T PA20° HA20°RH 外径105 齿宽40	砂轮外径300 3 头全长125	—	砂轮转速 2580/3800 min⁻¹	轴向 0.8/0.4 mm/rev（78 s，新 JIS 1 级）^[41]
拉刀	S55C（HB165〜225）	GRANMET BR ＋ PVD	未注明	5 m/min	—（总切削长度 40 m）^[31]

不二越（NACHI）

刀具	工件	刀具规格	干切／湿切	切削速度	进给
滚刀	m2 PA20° NT75 SCr20（按原文照录）	φ100 6 头 16 槽 FMH-SV，Hyper AP1（前刀面有涂层）	水溶性（顺滚）	400 m/min	1.0 mm/rev^[34]
滚刀	m2.3 PA14.5° NT50 SCM420	φ75 3 头 14 槽 FMH，Hyper AP1	水溶性（顺滚）	280 m/min	2.3 mm/rev^[34]
滚刀	m2.5 PA16° NT54 SCM420H	φ95 3 头 12 槽 FMH，Hyper DuAl SP	干切（顺滚、不窜刀）	300 m/min	3.0 mm/rev^[34]
滚刀	m2 PA15° NT79 S45C（280HB）	φ70 3 头 12 槽 FMH2，Hyper DuAl SP	干切（顺滚）	110/160 m/min	3.0/2.6 mm/rev^[34]
滚刀	m2.5 PA15° NT40 SCM420H	φ95 3 头 12 槽 FMH，Hyper DuAl GP	油性（顺滚、不窜刀）	150 m/min	2.2 mm/rev^[34]
滚刀	m2.45 PA15.5° NT40 SCr420H	φ95 3 头 12 槽 FMH，DuAl EX（前刀面无涂层）	干切（顺滚、不窜刀）	160 m/min	2.2 mm/rev^[34]
滚刀	m2.3 HA21°LH NT47 S53C（250〜300HB）	φ80 3 头 12 槽，DuAl VX（前刀面无涂层）	油性（顺滚）	70 m/min	1.5 mm/rev^[34]
滚刀	m2.4 PA14°30′ SCM420H	3 头 12 槽 FMH-SV（前刀面有涂层）	干切	400 m/min	1.7 mm/rev^[29]
滚刀（适用范围）	—	Hyper DuAl GP 一般条件 80〜180 m/min，Hyper DuAl SP 300 m/min 以上，DuAl EX 60〜180 m/min（产品样本）／约 150 m/min（产品页面），DuAl VX 80〜150 m/minEX 的速度在 S40 和 S42 中表述不同	—	同左	—^[49]
刮齿刀	内齿 m1.5 PA20° 70T HA20°RH SCM420 齿宽25	30T 直齿 FAX55，Hyper DuAl GP（前刀面有涂层）	油性	滑动速度 148 m/min（刀具 1600 rpm）	0.05 mm/rev（90 s，齿形偏差 7 µm＝新 JIS 6 级）^[29]
拉刀	m1.0 PA37.5° NT27、S48C（260HB）	高速半干式拉刀	半干式（微量油雾 4 cc/h）	以往 5 m/min → 50 m/min	—^[27]

九州精密（KSK）

刀具	工件	刀具规格	干切／湿切	切削速度	进给
滚刀	m1.68 PA17.5° 46T 齿宽30 SCM420	φ80 全长150 5 头 RH 16 槽，KH98S ＋ AlCrN	干切（顺滚）	165 m/min	3.0 mm/rev^[2]
硬质合金钎焊滚刀（适用）	高硬度材料、高速切削	硬质合金钎焊滚刀	—	V=300〜（视条件而定）	—^[2]

⚙相关

齿轮加工方法比较切齿刀具与齿轮加工机床厂商模数、精度等级

📚参考资料

无标记的数值，是在不同发布方的 2 份以上资料中一致的数值。