借力CAD技術(shù)設(shè)計成形車刀

1、借力CAD技術(shù)設(shè)計成形車刀成形車刀具有加工質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、刀具壽命長的特點，但其設(shè)計和制造比較復(fù)雜。通過導(dǎo)入CAD/CAM技術(shù)，可有效縮短成形車刀的設(shè)計與制造過程，本文介紹了一種基於SolidWorks系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)的成形車刀三維設(shè)計新方法。 成形車刀的刃形復(fù)雜，常常需要進(jìn)行繁瑣的修正計算。制造成形車刀時有一種方法叫反形法加工即做成和工件形狀一樣的刀具（稱為二類成形車刀，就是制造成形車刀的成形車刀），按實際加工零件時的相對位置去切削成形車刀，這樣就無須進(jìn)行修正計算。然而苦于在應(yīng)用上的種種限制，這一方法在實際生產(chǎn)中很少被采用。 現(xiàn)在，通過利用一種基于SolidWorks系統(tǒng)的成形車刀設(shè)計新

2、方法，使上述反形法加工成為可能。它利用其特征造型、模擬裝配、直接生成關(guān)聯(lián)工程圖等多項功能實現(xiàn)成形車刀的參數(shù)化設(shè)計，對于不同的工件只需更改其二維廓形以及相應(yīng)的刀具參數(shù)便能直接得到相應(yīng)的刀具圖樣。 下面以圖1所示的工件廓形和尺寸為例（取刀具的前角f =10、后角f =12），說明基于SolidWorks特征造型的成形車刀參數(shù)化設(shè)計的實現(xiàn)過程。 生成零件實體 在SolidWorks中新建零件，選擇水平基準(zhǔn)面為草圖平面繪制軸線和半輪廓（圖1a），旋轉(zhuǎn)后得到零件的實體，如圖1 b所示。 圖1 工件草圖和實體以端面P為草圖平面，按前刀面和工件的相對位置（工件r1=10mm和水平面夾角處f =10）畫直線（

3、見圖2a），以此直線切除上半部分零件得圖2b。 圖2 前刀面位置草圖和切除后的工件在裝配體中進(jìn)行刀具實體的設(shè)計 在SolidWorks中新建裝配體，將已經(jīng)完成的零件插入裝配體。在裝配體中插入新零件命名為“刀具”，選擇工件截切面為草圖平面，用實體引用命令得到此平面上的截形（如圖3a）。去掉部分無關(guān)的線條，保留切削刃部分線條并延長附加切削刃，然后在外側(cè)畫線形成封閉的圖形，此圖形即為刀具前刀面的截形，完成后如圖3b所示（圖中燕尾榫未畫出，后用切除法予以實現(xiàn)）。 圖3 刀具前刀面的生成再以端面P為草圖平面，在此草圖中畫直線定出刀具后刀面的位置。以前刀面截形為截面、后刀面位置的直線為路徑，用掃描命令生成

4、刀具實體。 將刀具的底邊按和后刀面垂直的要求切齊，再用切除命令生成燕尾榫，刀具實體的設(shè)計即告完成。圖4a是刀具的軸側(cè)圖，圖4b為其渲染圖。 圖4 刀具的軸側(cè)圖和渲染圖生成刀具工程圖樣 在Solid Works中新建工程圖，將刀具零件拖進(jìn)工程圖即可。當(dāng)需要刀具的截形參數(shù)時，在SolidWorks中確定適當(dāng)?shù)钠拭嫖恢眉纯芍苯拥玫剿杵拭鎴D。 獲取刀具法面截形參數(shù) 在CAM環(huán)境下，可以直接獲取刀具法面截形參數(shù)，然后利用這些參數(shù)編程，在線切割機(jī)床上切割出刀具的后刀面。在SolidWorks中獲取參數(shù)的方法是：將工程圖另存成dxf或dwg格式，再在AutoCAD中打開dxf或dwg文件，定義適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系

5、，用List查詢命令即可獲得法面截形中每一線段的參數(shù)。 如圖5中23段和567段線段，在零件圖上23段是錐面的直線、567段是圓弧。傳統(tǒng)的成形車刀設(shè)計方法在刀具上是將之分別簡化成直線和圓弧，由此會帶來雙曲線誤差。這里用List查詢命令得知23段不是直線、567段也不是圓弧，而是樣條曲線。樣條曲線是一種在若干個控制點坐標(biāo)間進(jìn)行擬合的曲線。 圖5 刀具法面截形參數(shù)表1列出了23段和567段樣條曲線控制點坐標(biāo)查詢結(jié)果。讀者如果按照同樣方法操作時需注意，因為坐標(biāo)系和圖形位置的不同會得到不同的坐標(biāo)值，但只要工件和刀具參數(shù)一致，其相對坐標(biāo)值便會是同樣的。 表1 23段、567段樣條曲線控制點的坐標(biāo)值 SolidWorks是基于特征的參數(shù)化實體造型軟件，可以通過尺寸的改變來對實體進(jìn)行編輯。因此，只要將以上生成的工件和刀具的裝配體文件作為一個樣板文件，利用裝配圖中進(jìn)行零件設(shè)計的功能，在零件的草圖平面重新定義零件的廓形生成新的零件實體，再根據(jù)新的要求重新定義f和f等的刀具參數(shù)，即可直接得到新的刀具實體。 由于SolidWorks的工程圖樣同實體相關(guān)