1、問題描述
由于市場需求的變化，1500 型搓齒機產能嚴重不足，而 1000 型搓齒機產能過剩，出現了兩種機型產能不均衡的問題。為了解決這一產能不均衡的問題，希望通過提高 1000 型搓齒機利用率，緩解或解決 1500 型搓齒機產能壓力，且避免新增設備投入。
2、1000 型和 1500 型搓齒機工藝參數分析
搓齒最大模數、搓齒最大外徑、搓齒最大寬度、最大工件長度、搓齒板安裝最大寬度、開口部尺寸均可以根據被加工產品外形尺寸和花鍵參數直接選擇。由于搓齒圈數決定了搓齒板長度，而搓齒圈數與被加工工件壓力角有關，因此只有確定搓齒圈數后才能確定可安裝搓齒板規格和滑鞍最大行程。1000 型和 1500 型搓齒機主要工藝參數詳見表 1。
3、搓齒板圈數的選擇
通常加工 30°壓力角的花鍵需要搓 8 圈以上，加工 37.5°壓力角的花鍵需要搓 7 圈以上，加工 45°壓力角的花鍵需要搓 6 圈以上。搓齒圈數越多齒升量就越小，搓齒圈數越少齒升量就越大。搓齒板齒升量過大，易造成搓齒板損傷、加工機床負載過大而振動、工件齒距累積不合格。搓齒板齒升量過小，則搓齒板長度較長，搓齒加工時間長，需要較大滑鞍行程的設備，且刀具采購成本高。
搓齒板齒升量設計一般不大于 0.003 毫米，齒升量的計算主要與被加工工件的花鍵大徑、花鍵小徑、刀具齒數設計有關，設備選型時搓齒板齒升量可運用公式(1)—(3)進行計算。
式中：fz 為搓齒板齒升量，D 為被加工工件花鍵大徑，d 為被加工工件花鍵小徑，Z 為搓齒板刀具齒數，z 為被加工工件花鍵齒數，Mn 為被加工工件花鍵模數，N 為搓齒板圈數，t 為搓齒板齒距。
4、1500 型搓齒機加工產品齒升量再計算
運用公式(1)—(3)對 1500 型搓齒機加工產品的齒升量進行計算，尋找可轉移至 1000 型設備上加工的產品，以此解決 1500 型搓齒機產能不足的問題。計算結果見表 2。
通過對 1000 型和 1500 型搓齒機產能計算，產品1、產品 2、產品 3 的齒升量均小于 0.003 毫米。其中產品 1 需求量較大，若產品 1 能夠實現在 1000 型搓齒機加工，即可解決 1500 型搓齒機產能不足的問題，兩種設備利用率接近平衡。
5、改進與驗證
由表 2 可知，產品 2 和產品 4 花鍵壓力角雖然也都是 30°，但搓齒圈數僅 7 圈，較上述搓齒板應選擇圈數 8 圈少 1 圈。因此，搓齒圈數并不是必須嚴格按照 30°壓力角 8 圈、37.5°壓力角 7 圈、45°壓力角 6 圈對應選擇。
對產品 1 搓齒圈數減少至 7 圈進行計算，得到齒升量為 0.0028 毫米、刀具長度為 901.64 毫米，即刀具齒升量小于 0.003 毫米、刀具長度小于 36 英寸。為保障產品 1 在 1000 型搓齒機上加工的可行性，經與刀具廠家確認，1000 型搓齒機可以滿足產品 1 的加工要求，搓齒板刀具長度為 36 英寸、914 毫米。
對改進后的搓齒板進行符合性和穩定性加工驗證，連續加工 50 件，齒輪檢測中心檢測其花鍵精度均合格，花鍵精度可穩定達到《圓柱直齒漸開線花鍵(米制模數 齒側配合)第 1 部分：總論》(GB/T 3478.1— 2008)中規定的 6 級(以下簡稱 GB/T 3478.1 6 級)。搓齒板連續使用 3 個月，加工數量已達 2 萬件，搓齒板目視沒有明顯損傷，加工過程中機床也沒有出現明顯振動現象。此外，改進后的搓齒板長度為 36 英寸，1000 型搓齒機和 1500 型搓齒機均可以安裝，搓齒板實現了兩種機型的通用。改進后搓齒板長度減少 305 毫米，加工效率提升約 1.5 秒 / 件。
為進一步驗證以齒升量大小選擇設備機型方法的有效性，對表 2 中產品 2 和產品 3 能否在 1000 型搓齒機上加工進行可行性計算分析。產品 2 外徑為 51.25 毫米，超出了 1000 型搓齒機搓齒最大外徑 50 毫米的范圍，故不可行。產品 3 按照搓 6 圈計算，搓齒板長度約為 848 毫米，刀具齒升量為 0.0031 毫米，分析結果可行。同樣，對改進后搓齒板進行符合性和穩定性加工驗證，驗證結果顯示花鍵精度可穩定達到 GB/T 3478.1 6 級，搓齒板目視沒有明顯損傷，加工過程機床相對平穩。
6、結語
通過齒升量選擇搓齒機機型的方法，實現了產品 1 和產品 3 在 1000 型搓齒機和 1500 型搓齒機互換加工，不僅解決了 1500 型搓齒機產能不足的問題，還提高了產品 1 的加工節拍。此外，本方法還在一定程度上規避了大批量生產過程中出現設備故障而導致停線的風險。