1 引言
成形车刀是一种加工回转体成形表面的专用工具,它以其加工精度稳定、生产率高、刀具使用寿命长和刃磨简便等特点广泛应用于普通车床、六角车床、自动及半自动车床以及生产自动线上。但由于成形车刀前角和后角的原因控制工程网版权所有,刀具截形与工件廓形不同,这给成形车刀的设计和制造带来很大的困难,使得成形车刀的设计周期长控制工程网版权所有,制造成本高。成形车刀的传统设计方法有作图法和计算法,这些传统方法工作量大、计算复杂而且存在较大的廓形误差CONTROL ENGINEERING China版权所有,这些都制约着成形车刀的广泛使用。
CAD/CAM技术的广泛应用和一系列优秀CAD/CAM软件的推出,给成形车刀的设计和制造提供了新的途径。Pro/ENGINEER是一种被广泛应用的优秀CAD/CAM软件,特别是其参数化设计方法给设计者带来了极大的方便,应用它可以大大简化成形车刀设计和制造。
2 成形车刀的实体模型设计
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图1 被加工零件廓形图
2.1 绘制刀具毛坯模型
使用建立实体特征命令“Solid→Protrusion→Extrude”命令,以前视图平面(Front面)为绘图平面,绘制出成形车刀毛坯纵向截面图,其中前刀面与水平面夹角等于刀具前角γ(此处取刀具前角γ为15°),同时使后刀面与垂直方向夹角等于刀具后角α(此处取刀具后角α为10°),如图2(a)所示。其余尺寸可根据实际情况确定,刀具毛坯的拉伸长度等于工件的长度。刀具毛坯的三维模型如图2(b)所示。
图2 成形车刀毛坯图
2.2 创建刀具实体模型
首先根据被加工零件轮廓得到车刀切削刃曲线。如图3所示CONTROL ENGINEERING China版权所有,在水平面内绘制工件截形图,各尺寸与零件图尺寸相同,轴线与车刀毛坯上切削刃的距离等于工件最小圆周半径。使用建立曲面特征命令Surface→Revolve命令,获得被加工零件轮廓曲面。
由建立实体特征命令“Solid→Cut→Use Quilt”,用工件轮廓曲面剪切刀具毛坯,这样在前刀面上就可以得到刀具刃形曲线。
由“Datum→Curve→Projected”命令,用投影方式建立曲线特征,选择切削刃刃形曲线为投影曲线,以刀具毛坯底面为投影面,选择Along Dir选项,以刀具一条棱线作为投影路径,把切削刃刃形曲线投影在刀具毛坯的底面上,结果如图4所示。
图3 工件截形图的绘制效果
图4 切削刃刃形的形成
利用建立实体特征命令“Solid→Cut→Extrude”,选择刀具底面为绘图平面,使用Geom Tools→Use Edge命令选取投影曲线为剖切线,剪切掉刀具毛坯的多余部分www.cechina.cn,由此可以得到棱体成形车刀的三维实体模型。
2.3 刀具修形
由于在加工零件b-c部分时,刀具的主偏角κr=0°,使得此处刀具后角α=0°,从而导致加工时刀具磨损剧烈,因此需要对此处刀具刃形进行修改。按照通常的方法,可以将上述切削刃曲线向内偏置一个角度,使此处的主偏角略微增大。依旧使用实体特征建立命令Solid→Cut→Extrude,选择刀具底面为绘图平面,绘制出修改以后的切削刃曲线,利用它剪切掉多余部分。同样可以使用这种方法作出成形车刀的燕尾榫部分,成形车刀最终的三维实体模型如图5所示。
图5 成形车刀的三维实体模型
3 成形车刀的截形图绘制
在三维