jic35導讀：棱體成形車刀的計算機輔助設(shè)計是采用visualc++6.0對autocad進行二次開發(fā)。用戶只需以人機交互方式輸入必要的設(shè)計數(shù)據(jù)，系統(tǒng)即可設(shè)計出符合要求的棱體成形車刀，并輸出符合國標要求的工程圖。該系統(tǒng)的應用可顯著提高設(shè)計精度和效率，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，同時輸出的數(shù)據(jù)可方便地轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工指令，因此具有良好的實用性和推廣價值。
1引言
成形車刀是切削加工中常用的加工回轉(zhuǎn)體成形表面刀具，其切削刃形狀是根據(jù)被加工回轉(zhuǎn)體表面廓形設(shè)計的。采用成形車刀加工不僅可保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量，而且生產(chǎn)率高、刀具可重磨次數(shù)多、使用壽命長。但傳統(tǒng)的成形車刀手工設(shè)計方法設(shè)計周期長、工作量大、設(shè)計精度不高。為縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計精度，我們開發(fā)了棱體成形車刀計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。
圖1
2系統(tǒng)構(gòu)成及運行環(huán)境
棱體成形車刀cad系統(tǒng)以autocadr2000為支撐平臺，利用visualc++6.0和autocadr2000提供的objectarx3.0二次開發(fā)工具將應用程序編譯成arx動態(tài)鏈接庫，在autocad環(huán)境下加載運行。系統(tǒng)界面采用中文交互式操作，且每步操作均有提示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，由初始化設(shè)置、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計、廓形設(shè)計、圖形生成及尺寸標注、圖形輸出等功能模塊構(gòu)成（見圖1）。
3棱體成形車刀的cad設(shè)計方法
成形車刀的前、后角是通過安裝形成的。設(shè)計時，在系統(tǒng)提示用戶選擇工件材料后，系統(tǒng)可根據(jù)所選材料自動確定成形車刀的前角gf和后角af。
刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計
棱體成形車刀的裝夾部分采用燕尾結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)夾固可靠，能承受較大切削力。棱體成形車刀的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括刀體總寬度lc、刀體高度h、刀體厚度b、燕尾結(jié)構(gòu)尺寸等。
圖2
刀體總寬度lc
成形車刀的刀體總寬度lc與切削刃總寬度lcˊ相等，即lc=l+a+b+c+d。式中各尺寸含義如圖2所示。l為工件廓形寬度；a為避免切削刃轉(zhuǎn)角處過尖而附加的切削刃寬度，取a=0.5～3mm；b為考慮工件端面加工和倒角而附加的切削刃寬度，其數(shù)值應大于端面精加工余量和倒角寬度。如工件有倒角，則此段的kr值應等于倒角值，b值應比倒角寬度大1～1.5mm。系統(tǒng)需根據(jù)該值來判斷工件的zui右端面是圓弧還是倒角部分。c為保證后序切斷工序順利進行而設(shè)的預切槽切削刃寬度，取c=3～8mm；d為保證切削刃超出工件毛坯表面而設(shè)的附加切削刃寬度，取d=0.5～2mm。以上參數(shù)在命令行提示的常用范圍（單位為mm）內(nèi)，由用戶以autocad命令方式輸入。刀體高度h
在成形車刀刀夾結(jié)構(gòu)允許的情況下，刀體高度h值應盡可能取得大一些，這樣可增加刀具重磨次數(shù)。本系統(tǒng)的推薦值為h=75～100mm，公差為±2mm。該參數(shù)可通過人機交互方式輸入。刀體厚度b
刀體厚度b的選取應保證刀體具有足夠強度，同時還應考慮排屑順暢、安裝方便等因素。此外，b值還與燕尾結(jié)構(gòu)尺寸及工件的zui大廓形深度amax有關(guān)，且應滿足一定條件。b值由系統(tǒng)根據(jù)刀具總寬度自動選取。燕尾結(jié)構(gòu)尺寸
燕尾結(jié)構(gòu)尺寸應與切削刃總寬度lc及成形車刀的結(jié)構(gòu)尺寸相適應，同時還與裝夾結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。由于燕尾尺寸已標準化，本系統(tǒng)已將有關(guān)文獻中的燕尾結(jié)構(gòu)尺寸存入數(shù)據(jù)文件中，以備系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)可根據(jù)刀具總寬度自動選取燕尾結(jié)構(gòu)尺寸。刀具廓形的設(shè)計
回轉(zhuǎn)體類零件廓形一般由圓弧段、直線段及其它非圓曲線段構(gòu)成。由于各段廓形的修正計算方法各不相同，因此在進行廓形修正計算前首先要區(qū)分圓弧段和直線段。
系統(tǒng)根據(jù)用戶以人機交互方式輸入的各轉(zhuǎn)折點的直徑及對應的上、下偏差和軸向距離進行數(shù)據(jù)處理和廓形計算，并根據(jù)預先確定的繪圖方向進行坐標點設(shè)置。在對圓弧段進行修正計算時，需判斷該圓弧是凸圓弧還是凹圓弧、是對稱圓弧還是非對稱圓弧。
當工件成形表面為圓弧時，由于前角和后角的存在，與之對應的成形車刀廓形實際上已不是圓弧形。但在圓弧形狀精度要求不高時，為簡便起見，可仍以圓弧作為刀具廓形，不過其半徑將增大，如圖3所示。圖中1-2-3表示半徑為r、中心在o點、廓形深度為ap的工件圓弧。用計算法可求出刀具廓形深度p及點2’，然后通過1，2’，3作一圓弧，該圓弧即為可替代刀具廓形曲線的近似圓弧，其半徑r及中心點oc的位置可從δoa3及δoca3中求出。圖形生成及尺寸標注
圖形生成
在上述設(shè)計步驟所獲得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過廓形點的轉(zhuǎn)換和成形車刀工作圖、樣板圖的結(jié)構(gòu)尺寸來定義點的坐標并判斷工件上徑向zui小點的方向，從而確定點的坐標和繪圖方向。通過調(diào)用autocad命令即可生成成形車刀的工作圖和樣板圖。
圖3
尺寸標注
棱體成形車刀的尺寸可分為形狀尺寸和位置尺寸。進行尺寸自動標注時，應注意尺寸的重復標注、漏標及相對位置尺寸的相互干涉等問題。成形車刀樣板廓形與成形車刀廓形（包括附加切削刃）*相同，尺寸標注基準應為刀具廓形的尺寸標注基準。本系統(tǒng)設(shè)計了相應的子函數(shù)，可對尺寸進行排序和自動標注，并可將已標注尺寸的工作圖及樣板圖以圖塊（block）形式保存，以備調(diào)用。圖形的輸出
圖幅設(shè)置
系統(tǒng)可根據(jù)成形車刀的尺寸自動選擇圖幅（也可由用戶自行選擇圖幅大?。?，并調(diào)用insert命令按一定比例將已生成的工作圖、樣板圖圖塊插入到合適的位置。標題欄填充和技術(shù)要求標注
系統(tǒng)采用dcl（dialogcontrollanguage）語言開發(fā)了標題欄和技術(shù)要求輸入對話框。在對話框中填入諸如設(shè)計者姓名、材料、比例等信息后，系統(tǒng)即可自動將其填入標題欄中的相應位置，如圖4所示。