1 引言由于小模数齿轮滚刀的模数小（m≤1mm）、滚刀尺寸相对较小且精度要求高，因而其设计有别于普通齿轮滚刀的设计，其结构具有以下特点：①小模数剃前齿轮滚刀由于凸角很小难以加工，因此需采用小压力角，以非均匀留剃形式减少磨损；②滚刀采用整体式结构，而不是镶齿或装配式结构；③无需键槽；④容屑槽采用直槽型式。 采用传统方法设计小模数齿轮滚刀时计算量和绘图量大，其中还有许多繁琐的重复性工作。而将以objectarx的应用工具为载体、用vc++编写对话框以及使用数据库管理技术开发的 autocad 系统用于小模数齿轮滚刀的设计，可大大简化小模数齿轮滚刀的设计计算，并可自动校核铲背曲线。2 参数化设计的特点autocad 是一种开放体系结构的应用程序，用户可以利用它进行定制和编程，是参数化设计常用的开发平台，其主要的开发系统有autolisp、ads及 objectarx等。autolisp是cad早期版本的编程语言，是一种解释性编程语言，不必编译，通俗易懂，但缺点是运行速度慢；由c 语言和提供给用来创建应用程序的c程序库组成的ads（autocad development system）随着autocad r11被我们所认知，现已以adsrx 的形式被集成到arx中。objectarx应用程序是一个动态链接库（dll），其运行速度快，能共享autocad的地址空间并可直接调用 autocad的函数，同时能提供一个面向对象的c++应用程序设计接口，是autocad推出的新一代二次开发工具。因此，本系统程序采用arx应用程序进行参数化设计，其程序结构具有以下特点： 利用arx 开发工具，可方便地使用mfc 开发objectarx 应用程序；提供了autocad内部实体和其他对象的数据结构，使应用程序和autocad*结合在一起。 objectarx环境提供了一组类，使能够创建基于mfc的用户界面，其外观和内建与autocad的用户界面*相同，因此具有良好的人机对话功能。3 滚刀外径参数优化及铲磨可能性校核 滚刀外径参数优化 通常，滚刀外径可按式（1）计算。 ded=s02 sinafn/（4?cos2bf） （1）
式中：?——被切齿轮齿面波度（?m） s0——工件每转一转时滚刀沿工件轴向的进给量（mm/n） afn——滚刀分度圆法向齿形角 bf——被切齿轮分度圆上的螺旋角
图1 滚刀外径对齿轮齿面波度的影响（afn= 20°，bf= 15°）
由式（1）可得被切齿轮齿面波度与滚刀外径的关系曲线（见图1）。 由图1可知，随着滚刀外径的增大，被切齿轮沿齿向表面的波度将逐渐减小。故对精度要求高的齿轮，应选外径较大的滚刀。但外径的增大应有度，不宜过大：一方面，在加工小模数齿轮时，轴向进给量一般不大于0.5mm/r，过分增大滚刀外径对减少齿面波度无显著效果；另一方面，当滚刀外径大于50mm时，外径对波度的影响已经很小。因而外径取值宜控制在25～63mmm 之间。 外径初始化程序如下： void initgundao { …… （if m fmodule > 0 && m fmodule <= 0.15）m_uouterdia = 25； else （if m fmodule > 0.15 && m fmodule <= 0.4）m_uouterdia = 32； else （if m fmodule > 0.4 && m fmodule <= 0.6）m_uouterdia= 40； else （if m fmodule > 0.6 && m fmodule <= 0.8）m_uouterdia= 50； else（m fmodule > 0.8 && m fmodule <= 1.0）m_uouterdia= 63； ……}
图2 铲磨校核流程
铲磨可能性校核 用传统方法设计滚刀时，通常采用人工作图法对于滚刀铲磨可能性进行判别，其准确性无法保证，常导致铲磨滚刀轮齿齿背时，砂轮和下一个齿发生干涉。因此在小模数齿轮滚刀cad 系统中需要编制自动校核铲磨可能性的程序，其流程如图2 所示。使用时，通过对话框交互修改参数，完成铲磨校核，具体程序如下： void check { …… bool flag = true； while（flag） { flag = false； for（len = 4/7*len1；len<= 6/7*len1；len + = 1/14*len1） / / 确定铲背曲线与砂轮的交点 { …… . / / 作图以准备校核 （if dist1>dist2）break；} / / 有干涉吗？若无干涉，跳出循环 （if dist1 <= dist2）{ canshudlg. domode（l）； / / 对话框交互修改铲背量k、外径ded flag = true；}} ……}
图3 面向对象的滚刀cad 系统信息模型
4 小模数齿轮滚刀cad程序结构分析滚刀cad系统由刀具图纸标题栏参数输入、刀具选择、被切齿轮参数输入、刀具参数输入等模块组成。通过面向对象的分析方法对滚刀cad系统进行分析，建立如图3 所示的信息模型。在此基础上，再采用面向对象的程序设计语言对对象和对象间的关系进行分析。 为便于拓展齿轮刀具设计的通用性，通过归纳，将齿轮刀具的共性作为基类。此基类依附于各具体齿轮刀具，不必有具体实体，故可设为抽象类。其部分属性如下所示： class cutter{ string cutter_id； / / 刀具编号 string cuttername； / / 刀具名称 string material； / / 刀具材质 string product_id； / / 对应产品编号 string designer； / / 设计者 string designdate / / 设计日期 …… }； 滚刀类为刀具类的派生类，自动继承了刀具的一切属性，同时又具有模数、齿数、头数、前角、后角等*属性，其部分属性如下： class gundao ：public cutter{ float gd_module； / / 滚刀模数 uint gd_number； / / 滚刀齿数 uint gd_toushu； / / 滚刀头数 …… public： void oncalculation（）； void ondraw（）； }； 加工机床和工具含有若干具有内在的数据项，将其归纳为一种结构体，说明滚刀加工的一些基本属性，以便在滚刀类中定义： struct machine{ string machine_id； / / 机床型号 string machine_name； / / 机床名称 string machine_cutter_id； / / 加工刀具编号 …… } 通过建立以上类的对象及定义结构体，便可着手按如下步骤编制软件： 定义对象。 定义计算函数： void gundaodlg：：oncalculation（） [updatedata（true）； dlg.m_fgdpmodule = m_fgearmodule； dlg.m_fgdpyalijiao = m_fgearyalijiao； dlg.m dgdpluojiao =（180*fengyuanloujiao ca（l）/ pi）； …… dlg.m_fgdpzhouchixingjiao = m_fgearyalijiao； dlg.m_dgdpzhouchiju = zhouxiangchiju ca（l）； dlg.m_dgdpzhouchihou = zhouxiangchihou ca（l）； int ret = dlg.domoda（l）； } 消息链接。 在object arx环境中调用object arx全局函数编写绘图函数。5 结语小模数齿轮滚刀autocad系统采用全参数化设计，实现了参数优化及齿背曲线自动校核，可显著提高设计的科学性和可靠性；同时对表面粗糙度、形位公差等可直接进行插入标注，大大减少了工作量，提高了设计效率。