随着作物秸秆总量增加，农民采取燃烧多余秸秆、随意堆放等不良措施，破坏环境安全。秸秆还田既能解决焚烧难题，又能降低化肥施用量，改善土质。为了抢农时，前茬作物机收后残茬高达300~600mm。课题组针对高茬作物，研制了1GMC-70型船式旋耕埋草机和水旱两用型秸秆还田旋耕机，两者对秸秆埋覆效果明显。多次田间试验与理论分析发现：这两种耕整机作业时，螺旋横刀负担大多数作业功能，易受损，寿命有待提高；在螺旋横刀切削过程中，切土角度小，功耗大，导致整机作业效率偏低。本课题结合现有的旋耕埋草技术与设备，以螺旋横刀为主要对象开展研究，主要包括以下几个方面：　　（1）介绍原组合刀辊的横刀、弯刀、旋耕刀的相关结构参数、排布原则和功能。分析水旱两用型秸秆还田旋耕机功率消耗的影响因素，主要包括：刀辊转速和机组前进速度、切土节距、横刀滑切角、旋耕刀排列等。水旱两用型秸秆还田旋耕机田间试验时，前进速度为0.4m/s~0.5m/s，刀辊转速为430r/min，刀辊回转半径R=245mm，改进后螺旋横刀刃口回转半径R3为203mm，耕深H范围150~250mm，同一回转面横刀的数量z为3，通过计算，λ的取值范围为2.19~3.51，螺旋横刀切土节距S为2.79cm~3.72cm。　　（2）传统刀辊、螺旋刀辊、原组合刀辊在水田旱耕、旱地进行性能对比试验，试验表明，三种刀辊的作业质量均满足国标要求，原组合刀辊作业效果最佳。在水田旱耕作业时，平均耕深为20.8cm，耕深稳定性为92.3％，植被埋覆率为94.30%，功耗为27.6kw；旱地作业时，平均耕深为20.3cm，耕深稳定性为90.6%，植被埋覆率为96.50%，耕后地表平整度为1.2cm。横刀、弯刀刚度强度不够，作业时易受损。结合功耗影响因素，提出了改进方案：改变螺旋横刀切土角，分别以25°、35°、45°、50°进行性能对比试验，以此得出优化的螺旋横刀结构参数。　　（3）提高螺旋横刀、弯刀的强度刚度。原组合刀辊的横刀刃口是螺旋线，螺旋线参数保持不变，横刀坯料厚度为15mm，刃口宽3mm；根据弯刀的设计要求，其改进后的最大旋转半径R4确定为241mm，厚度为10mm，宽度为30mm；刀轴上的中间刀盘换成刀座，提高其通用性，降低成本。　　（4）横刀模具及横刀的加工制造与装配。横刀模具的设计与加工，根据横刀4个不同切土角（25°、35°、45°、50°）计算参数，采用四轴联动数控机床在圆柱坯料上加工出4个相对应的螺旋槽，分为左右两个旋向。横刀以横刀模具为依托采用自由锻方式制造，并焊接在弯刀上。　　（5）以功率消耗和作业质量为评价指标，选择水稻秸秆作为试验样机的耕整对象，开展了螺旋横刀切土角25°、35°、45°、50°等螺旋横刀性能试验研究，研究结果表明：四组不同切土角的组合刀辊的秸秆埋覆率≥87%，耕作后的地表平整度≤25mm，耕深≥20cm，耕深稳定性≥87%，满足农艺要求。综合作业效果与功耗，横刀切土角35°为最优角度，其作业耕深为24.25cm，植被埋覆率为99%，功耗为34.95kw。