链轮滚刀加工刀具刃形的精确设计与加工
       
引言

  按传统方法设计、制造链轮滚刀等复杂刀具时，固然已知滚刀的法向齿形，但由于缺少可精确求解滚刀轴向齿形的简捷方法，造成加工滚刀用的车刀、铲齿刀等刀具设计复杂、计算繁琐、轻易出错，加工余量大且分布不均，加工出的滚刀齿形精度不易达到设计要求，需采用试切法对滚刀齿形进行修正。固然目前国内已开发出一些复杂刀具CAD/CAM 系统．但真正应用于生产实践的并未几。

  根据国内企业的技术现状，完全可以利用现有的计算机三维造型技术及线切割加工工艺实现滚刀加工刀具的设计与制造。本文提出一种新的刀具精确设计与制造方法，即采用现代三维实体造型技术设计出刀具的三维实体模型，将滚刀法向齿形在模型上直接转换为轴向齿形，同时根据线切割加工原理在模型上求出刀具线切割加工轨迹，然后直接加工出刀具刀刃廓形。

2 滚刀法向齿形与刀具加工方式

  以链轮滚刀的加工为例，滚刀的法向齿形(见图1)应和与链轮共扼的齿条齿形相同。理论上，当链轮的节距及滚子直径相同而齿数不同时，链轮的齿形是不同的，即与链轮共扼的齿条齿形也不相同，因而需用不同的滚刀加工，这将大大增加链轮滚刀的规格，也给链轮滚刀的制造与治理带来诸多不便。因此，我国在实际生产中采用固定链轮基准齿条齿形的方法，即将某一节距、某一滚子直径的链轮齿形规定为一种链轮基准齿条齿形。用具有这种基准齿形的滚刀往加工节距与滚子直径相同而齿数不同的链轮时，虽会产生一定误差，但误差量并不大，在链轮精度要求不高时，该方法具有一定可行性。

  上述链轮基准齿条齿形反映在链轮滚刀上即为滚刀的法向齿形。查设计手册可知，根据节距t及滚子外径d的不同，链轮滚刀共有10种规格，与此相对应，链轮滚刀的法向齿形也只有10种，每种滚刀法向齿形的具体尺寸也已确定。

  为加工链轮滚刀用刀具的线切割加工示意图。图2a表示采用正弦规等装夹具将刀体按一定前后角度装夹，刀具线切割加工轨迹为滚刀轴向齿形在刀具后刀面垂直面(图中水平面)上的投影；图2b表示采用钥丝倾斜方式加工刀具的后刀面，可直接采用滚刀轴向齿形作为线切割加工轨迹。
 
3 刀具三维造型与线切割加工轨迹的确定

  过往我们主要采用AutoCAD等软件对产品进行三维造型设计，现在则可采用现代三维造型与加工软件(如Solid Edge、Solid Works、UG、Pro/E等)进行产品造型操纵。现以Solid Edge软件为例，对加工链轮滚刀用车铲刀(适用于图2a加工方式)进行三维实体造型。作为新一代的三维CAD软件，Solid Edge具有强大的三维设计能力，包括建立曲面、相关零件族(旋转、扫描、放样、螺旋等)、除料、填料、孔特征、薄壳、圆角及阵列等。利用Solid Edge基于参数及特征的设计技术，可通过绘制工件轮廓而天生实体，然后通过对该实体进行投影、扫描、放样、旋转等操纵而形成三维实体。