基于切削微刃的圆柱型车齿刀节圆尺寸对刀齿寿命的影响分析

doi:10.3901/JME.2025.13.397

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (13): 397-406.doi: 10.3901/JME.2025.13.397

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基于切削微刃的圆柱型车齿刀节圆尺寸对刀齿寿命的影响分析

贾康^1,2, 韩蓄^1,2, 张银行³, 徐伟⁴, 洪军^1,2

1. 西安交通大学现代设计与转子-轴承系统教育部重点实验室西安 710049;
2. 西安交通大学机械工程学院西安 710049;
3. 汉江工具有限责任公司汉中 723000;
4. 庆安集团有限公司西安 730050

收稿日期:2024-08-01 修回日期:2025-02-11 发布日期:2025-08-09
作者简介:贾康，男，1987年出生，副研究员。主要研究方向为复杂刀具数字化设计与制造，装配数字孪生，CAD/CAM软件开发。E-mail：jiakang@xjtu.edu.cn;洪军(通信作者)，男，1968年出生，教授，博士研究生导师。主要研究方向为数字化装配与测量、精密主轴系统。E-mail：jhong@mail.xjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52075427)和特种车辆及其传动系统智能制造国家重点实验室开放课题(20220732)资助项目。

Influences of Pitch Circle Size on Tooth Life for Cylindrical Power Skiving Tools

JIA Kang^1,2, HAN Xu^1,2, ZHANG Yinhang³, XU Wei⁴, HONG Jun^1,2

1. Key Laboratory of Education Ministry for Modern Design & Rotor-Bearing System, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049;
2. School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049;
3. Hanjiang Tool Co., Ltd., Hanzhong 723000;
4. Qiangan Group Co., Ltd., Xi'an 730050

Received:2024-08-01 Revised:2025-02-11 Published:2025-08-09

摘要/Abstract

摘要： 车齿加工是一种适用于内齿、多联齿结构的高效高精展成加工方法，伴随新能源汽车的发展具有强大的市场竞争力。车齿刀作为车齿加工的重要工具之一，其结构参数直接决定刀具的切削性能与服役寿命。当前刀具的优化设计主要围绕刀齿前刀面以及螺旋角等结构参数基于传统齿轮刀具设计经验与有限元仿真分析开展。然而，车齿刀/工件的节圆尺寸直接决定刀齿切削刃与工件齿槽的具体啮合切削状态，对车齿刀的服役寿命产生影响。为此，以通用的圆柱型车齿刀为对象，采用切削微刃的分析方法对刀具/工件节圆尺寸对刀齿切削性能的影响从瞬时前角、非变形切削厚度、切削服役周期角度进行综合分析，为车齿刀的刀具寿命优化设计从节圆选择角度提供指导。

关键词: 车齿, 节圆尺寸, 优化, 切削微刃, 切削性能, 刀具寿命

Abstract: Power skiving is a generating machining method suit to internal and multi-link gears with high efficiency and precision, which exhibits powerful market competitiveness with comply the development of new energy vehicles. As one important component of power skiving, the structural parameters of power skiving tool directly determines its cutting performance and work life. Nowadays, the optimization of skiving tools is focus on the teeth geometries like rake angle, oblique angle, and helix angle with combining traditional experience of gear cutting tools and finite element method based simulations. However, the pitch circle sizes of gear and skiving tool directly decide their meshing condition and produce importance effects on working life of cutting tools. Henceforth, taking the general cylindrical power skiving tool as research object, the influence of pitch circle size on working performance of cutting tool is analyzed by element cutting tool (ECT) method through evaluating the instantaneous rake angle and non-deform chip thickness and the cutting engaging period comprehensively, providing guidance of pitch circle size selection for power skiving tool optimal design of tool life.

Key words: power skiving, pitch circle size, optimization, ECT, cutting performance, tool life

中图分类号:

TH162

贾康, 韩蓄, 张银行, 徐伟, 洪军. 基于切削微刃的圆柱型车齿刀节圆尺寸对刀齿寿命的影响分析[J]. 机械工程学报, 2025, 61(13): 397-406.

JIA Kang, HAN Xu, ZHANG Yinhang, XU Wei, HONG Jun. Influences of Pitch Circle Size on Tooth Life for Cylindrical Power Skiving Tools[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(13): 397-406.

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