齿轮滚刀变模数设计(转)

齿轮滚刀变模数设计

前言

** 看到论坛上有人问起，再想想自己好久没有总结经验了。于是发帖。

** 这些东西可是在书上找不到的。

** 因为该经验为个人经验，不涉及公司机密，且无专利限制，可以拿来和同仁共享。

** 版权所有。转载注明出处。

1, 原理

1.1 变模数设计在原理上的可行性上非常简单。齿轮配对啮合和齿轮齿条啮合的基本条件之一，就是基节相等，即m1*cos(a1)=m2*cos(a2)，所以从理论上来说，对于被加工齿轮参数(m1, a1)，有无数个滚刀参数(m2, a2)与之配合。

1.2 滚刀在滚切过程中可近似看作齿条。齿轮齿形为滚刀刀刃包络线。

1.3 TIF为滚齿工序所要求有效渐开线起始点。如果后续工序有剃齿或磨齿需要留余量，则TIF指去除余量后有效渐开线的起始点。滚刀的设计基本要求之一，就是能够得到TIF。

2, 设计的好处

2.1 TIF

得到所要求的TIF是变模数设计的主要目的。很多情况下，客户图纸要求的TIF非常低，而滚刀干涉所得到的过渡曲线部分非常大，你已经采取了所有其他的办法，都不行。于是，减小压力角吧。

小压力角的齿条，在啮合中啮合系数更大，得到的起始点能够大幅下移。形象地说，能够往齿底方向更伸得下去。如果你有齿轮齿条模拟软件，能够看得很清楚，对比很鲜明。汉江以前没有模拟软件，现在可能已经有了。

如果通过变模数，已经把压力角压到不能接受的地步，还是离TIF很远，OK, 联系客户吧。有时候客户希望能用一把刀切削几个规格的齿轮。往往同时满足所有的TIF要求是很困难的。这种情况下变模数无疑是你最好的帮手。

2.2 优化齿形参数

既然减小压力角能够将TIF的压力大幅降低，那么齿形参数的设计就不用捉襟见肘，那就尽情发挥你的设计才能吧。

2.3 使用原有设计

汽车变速器齿轮和所用齿轮刀具，绝大部分是非标。但是接到一份齿轮图纸，请不要急着设计新刀。你可以找你以前模数相近的设计，然后通过变模数设计，来校核是否能够使用原有设计。

2.4 部分标准化

甚至，对大客户或者系统解决方案，你可以进行一些部份的标准化。将能够滚刀规格的数量大幅下降。

2.5 优化侧后角和顶后角的组合

设计时可以通过改变压力角，变大或者变小，来调节侧后角，从而达到优化其与顶刃后角的组合。

3, 应用的好处

3.1 成本

减少滚刀规格，意味着滚刀制造成本降低。滚刀供应商会报给你更低的价格。

减少滚刀规格，也意味着降低了在滚刀采购上的资金运转量，降低了库存，降低了管理成本。齿轮经常有试验项目或者不正常中断项目。这时会有一批滚刀成为闲置。2.3中所述能够帮上一部分忙。如果是客户愿意，还可以将旧滚刀重新磨齿形，投入使用。这时候变模数设计就能够提供更多的可能性。

3.2 切削性能

优化的参数，如2.2和2.5中所述，能够改善切削条件，提高滚刀的切削性能。

还有一个容易被忽略的好处是，模数变小（虽然幅度很小），能够增加每排牙齿的数量，从而增加窜刀次数，提高滚刀寿命。这个好处不是很明显。

4, 生产的好处

4.1 成本

滚刀的生产成本对批量非常敏感，特别是3件以内（含）。而汽车齿轮滚刀的批量，大部分是这个范围。所以降低滚刀规格数对生产成本有着非常重要的意义。

4.2 工装系列化（须压力角系列化）

主要作用体现在铲磨砂轮的系列化。高性能滚刀的铲磨，所使用的砂轮无论是陶瓷还是CBN 都很昂贵。而砂轮的消耗，有很大一部分是在变换齿形的时候，被打砂轮打掉的。将砂轮的压力角系列化，从而让设计者选择压力角，能够大幅降低砂轮成本和库存压力。

另外，部分螺纹车刀和铲刀的准备也可以能够从中受益。

这和容屑槽角度与槽底圆弧组合的系列化是一个道理。

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