基于UG的零誤差圓體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)

1、基于UG的零誤差圓體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)     1 引言    在切削加工中廣泛使用的成形車(chē)刀是用于加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專(zhuān)用刀具。成形車(chē)刀可保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高、可多次重磨、刀具壽命長(zhǎng)。成形車(chē)刀的切削刃形狀是根據(jù)被加工回轉(zhuǎn)體的表面廓形設(shè)計(jì)的，傳統(tǒng)的圖解法和計(jì)算法在設(shè)計(jì)精度和效率上很難令人滿意。近年來(lái)出現(xiàn)了一些采用交互設(shè)計(jì)方式的成形車(chē)刀CAD系統(tǒng)，在一定程度上提高了設(shè)計(jì)效率，但由于在刀具廓形設(shè)計(jì)時(shí)仍然是以直線或圓弧近似替代廓形曲線，因此存在一定的廓形誤差;此外，有些成形車(chē)刀CAD系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì). 

2、0;  為了進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)精度，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期，作者基于Windows XP和UG二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以Microsoft Visual Studio. NE7，為開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)了高精度圓體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的"雙曲線誤差"問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了"零誤差"設(shè)計(jì)精度，并且大大提高了設(shè)計(jì)效率，用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，即可實(shí)現(xiàn)圓體成形車(chē)刀的自動(dòng)設(shè)計(jì)。2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)及運(yùn)行環(huán)境     UG設(shè)計(jì)軟件提供了良好的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括供用戶定制菜單的UG/OPEN MenuScript供用

3、戶制作UG風(fēng)格對(duì)話框界面的設(shè)計(jì)模塊UG/OPENU1Styler和供用戶進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)的UG/OPEN API等。作者在成形車(chē)刀設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，綜合運(yùn)用了UG的各種工具模塊、CAD/CAM技術(shù)以及參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)。成形車(chē)刀應(yīng)用程序編譯后生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件(*.dll)，內(nèi)嵌在UG中，在UG軟件啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載到UG運(yùn)行環(huán)境中，成為UG的一部分，直接控制UG的操作行為，運(yùn)行結(jié)果直接在UG界面的圖形窗口顯示;用戶操作界面采用中文交互式操作，簡(jiǎn)捷直觀，操作方便，具有良好的人機(jī)交互性和可擴(kuò)充性。3圓體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)3.1 "零誤差"截形法    根

4、據(jù)成形車(chē)刀設(shè)計(jì)理論，可得出如下結(jié)論:前刀面截取工件回轉(zhuǎn)面，其截交線為刀刃廓形。將刀刃廓形繞刀具軸心線旋轉(zhuǎn)，即可獲得刀具成形回轉(zhuǎn)面。刀具成形回轉(zhuǎn)面沿后刀面的法面取剖面，即可獲得所求的刀具廓形。由于開(kāi)發(fā)的成形車(chē)刀設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了基準(zhǔn)面與工件實(shí)體相截交的方法，因而消除了按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的成形車(chē)刀在加工時(shí)產(chǎn)生的雙曲線誤差，即該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的圓體成形車(chē)刀不會(huì)產(chǎn)生任何加工誤差，而最終車(chē)刀工作圖上的誤差僅為UG軟件本身的誤差，由于UG為高端三維設(shè)計(jì)軟件，其自身誤差極小，可忽略不計(jì)。3.2最小半徑控制點(diǎn)理論    在創(chuàng)建圓體成形車(chē)刀實(shí)體的過(guò)程中，利用了最小半徑控制點(diǎn)理論。最小半徑控制點(diǎn)即

5、工件廓形最小半徑圓與過(guò)工件軸線的刀具基面的交點(diǎn)。在圓體成形車(chē)刀系統(tǒng)中，最小半徑控制點(diǎn)將工件模型、基準(zhǔn)面、刀具法剖面截形緊密聯(lián)系為有機(jī)的整體。    如圖1所r,A為工件4的最小半徑控制點(diǎn)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)巾的前角和后角值，過(guò)最小半徑點(diǎn)A創(chuàng)建作圖基準(zhǔn)面1和2，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取圓體成形車(chē)刀3的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)最小半徑控制點(diǎn)的位置確定圓體成形車(chē)刀的位置。這樣即可保證圓體成形車(chē)刀的結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化。3.3數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)    為了實(shí)現(xiàn)成形車(chē)刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，該設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)確定圓體成形車(chē)刀的結(jié)構(gòu)尺寸和前角、后角值。前角、后角值數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與用戶選擇的工件材料及其機(jī)械性能具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此根據(jù)用戶選擇的工件材料及其機(jī)械性能即可在