1 硬齿面滚剃刀参数化建模
    1.1 硬齿面滚剃刀介绍
    硬齿面滚剃刀是基于硬质合金刮削滚刀和圆磨滚刀的优点研制出来的一种新型齿轮精加工刀具。滚剃刀以滚切的方式进行加工，由于刀具的侧切削刃具有较窄的刃带，从而也具有剃削作用，它既保留了刮削滚刀的特点又具有盘型剃齿刀密齿和刃带的优点，该刀具加工齿轮时，采用了连滚带剃的方式。滚剃刀采用硬质合金刀片与刀体焊接，使加工淬硬齿面成为可能；采用径向大负前角，使得两侧切削刃的刃倾角增大，从而实际切削前角增大，切削省力，减少了刀刃的冲击、振动，使切削更平稳；采用渐开线基本蜗杆，圆弧拟合渐开线齿形的方法，降低了原理误差：两侧刀刃的0.1~0.3mm的刃带，使刃口强度增加，防止崩刀、震颤；采用大模数密齿结构，每圈18~24齿，比普通刀齿数每圈增加一倍左右，这就降低了各齿的切削负荷，减少了切削冲击，有利于提高齿面的光洁度，使之成为硬齿面的精加工刀具。
    1.2 滚剃刀的参数化建模
    滚剃刀的基本蜗杆为渐开线蜗杆，对渐开线蜗杆进行精确造型是实现滚剃刀精确建模的关键。以下以兰州理工大学试制的右旋单头直沟槽滚剃刀为例叙述滚剃刀精确建模的主要步骤。滚剃刀基本参数为：模数m=3.5，压力角a=20º，齿高系数h=1，单圈齿数为24。
    滚剃刀基本蜗杆的参数化设计：
    由滚剃刀的基本参数可知，滚剃刀基本渐开线蜗杆的基本参数为：模数m=3.5，压力角a=20º，蜗杆头数z=1，直径系数q=34.84285714，齿形部分的长度L=54.677mm（5圈完整齿形），齿高系数h=1.运用Pro/E对其进行参数化建模的主要过程如下：
    ①定义渐开线蜗杆的基本参数：模数m，压力角a，齿高系数h，直径系数q，蜗杆头数z，齿形部分的长度L等。
    ②建立基准，输入渐开线蜗杆的螺旋线参数方程，以生成蜗杆的螺旋线基准曲线。
    ③草绘蜗轮的各基本圆，圆的直径可为任意值，具体大小通过关系式确定；编辑渐开线方程，以生成蜗杆渐开线齿廓。
    ④草绘渐开线蜗杆齿根圆，输入关系式对其大小进行控制，对称拉伸2L，得到蜗杆根圆柱，即蜗杆本体。
    ⑤利用混合扫描生成完整的渐开线蜗杆实体，对其进行旋转剪切，即可生成滚剃刀的基本渐开线蜗杆。
    在滚剃刀基本渐开线蜗杆基础上创建滚剃刀的3D模型。以上节生成的滚剃刀基本渐开线蜗杆两端面为草绘平面，草绘拉伸生成滚剃刀轴台，拉伸长度由滚剃刀总长进行控制。以蜗杆一端面为草绘平面，拉伸，去材料，生成滚剃刀的单个纵向直沟槽，再进行阵列操作，以生成所有刀齿。
    以滚剃刀的轴台端面为草绘平面、拉伸、去材料、生成滚刀的内孔及键槽。至此滚剃刀刀体部分的实体建模已全部完成，滚剃刀的硬质合金刀片可通过使用边拉伸剪切等特征操作，在上步创建的滚剃刀刀体前刀面上进行创建。在此，由于滚剃刀的结构比较复杂，计算量比较大，因此在建模时需进行一定的简化处理。
    2 运用ANSYS进行振动特性分析
    创建滚剃刀的有限元模型并进行求解：
    （1）首先对Pro/E和ANSYS进行无缝连接，然后再将滚剃刀的几何模型导入ANSYS，以免产生特征丢失。
    （2）设置材料属性在材料属性对话框中设置材料的弹性模量、泊松比、密度。刀体的材料为工具钢9SiCr。
    （3）指定单元类型，进行网格划分由于滚剃刀的结构比较复杂，如果采用六面体单元划分网格将比较困难，故选用四面体单元Solide92；采用自由网格划分方式，并采用Smartsize选项框对网格进行控制。ANSYS提供的自由网格划分功能十分强大，可对任意复杂模型进行网格划分。
    （4）施加约束并进行求解对滚剃刀进行振动特性分析的目的就是要找出自由状态下滚剃刀的各阶固有频率和振型，故不需对模型施加载荷，只需对滚剃刀内孔所有节点施加约束即可。选取摸态提取方法为BlockLanczos进行求解。当滚剃刀的转速为临界转速时，滚剃刀的固有频率将与外界激励的频率相同，引起共振，导致齿形精度下降，甚至崩刀。根据速度与频率的关系n=60f，可知滚剃刀切削时外界激励的频率为fw=24n/60，由此可计算出前10阶固有频率对应的临界转速。滚剃刀进行切削加工时应避开这些转速，以免发生共振。
    3 结语
    （1）利用Pro/E强大的参数化造型功能实现了滚剃刀这一复杂新型硬齿面精加工刀具的3D参数化建模，参数化模型所具有的造型效率高、模型修改方便等优点为滚剃刀进一步的优化设计提供了极大的方便。
    （2）在参数化建模的基础上完成了滚剃刀的振动特性分析，得出了前10阶固有频率和振型，使外界激励尽量避开这些频率，以免发生共振，减小加工过程中的振颤和崩刀，也为进一步的瞬态动力学分析、谐响应分析奠定了基础。