1 引言
成形車刀是切削加工中常用的加工回轉(zhuǎn)體成形表面專用刀具腐缤，其切削刃形狀是根據(jù)被加工回轉(zhuǎn)體表面廓形設(shè)計的慢蜓。采用成形車刀加工不僅可保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量搏明，而且生產(chǎn)率高鼠锈、刀具可重磨次數(shù)多闪檬、使用壽命長星著。但傳統(tǒng)的成形車刀手工設(shè)計方法設(shè)計周期長、工作量大坐署、設(shè)計精度不高良稽。為縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計精度玻岳，我們開發(fā)了棱體成形車刀計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)坞裂。
2 系統(tǒng)構(gòu)成及運行環(huán)境

棱體成形車刀CAD系統(tǒng)以AutoCAD R2000為支撐平臺，利用Visual C++ 6.0和AutoCAD R2000提供的Object ARX 3.0二次開發(fā)工具將應(yīng)用程序編譯成ARX動態(tài)鏈接庫别孵，在AutoCAD環(huán)境下加載運行声碴。系統(tǒng)界面采用中文交互式操作，且每步操作均有提示葛窜。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計扫应，由初始化設(shè)置、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計珊侍、廓形設(shè)計忽秕、圖形生成及尺寸標(biāo)注、圖形輸出等功能模塊構(gòu)成(見圖1)豹谎。
3 棱體成形車刀的CAD 設(shè)計方法
成形車刀的前悦要、后角是通過安裝形成的。設(shè)計時媳叨，在系統(tǒng)提示用戶選擇工件材料后腥光，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。
1.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)糊秆，這種結(jié)構(gòu)夾固可靠武福，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扩然、刀體高度H艘儒、刀體厚度B、燕尾結(jié)構(gòu)尺寸等夫偶。
a.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相等界睁，即Lc=l+a+b+c+d。式中各尺寸含義如圖2所示。l為工件廓形寬度翻斟；a為避免切削刃轉(zhuǎn)角處過尖而附加的切削刃寬度逾礁，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访惜，其數(shù)值應(yīng)大于端面精加工余量和倒角寬度栗柴。如工件有倒角，則此段的Kr值應(yīng)等于倒角值净彼，b值應(yīng)比倒角寬度大1～1.5mm憎材。系統(tǒng)需根據(jù)該值來判斷工件的最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(jìn)行而設(shè)的預(yù)切槽切削刃寬度朗恤，取c=3～8mm投墩；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茸太。以上參數(shù)在命令行提示的常用范圍(單位為 mm)內(nèi)彰畅，由用戶以AutoCAD命令方式輸入。
b.刀體高度H
在成形車刀刀夾結(jié)構(gòu)允許的情況下级轰，刀體高度H值應(yīng)盡可能取得大一些誉缚，這樣可增加刀具重磨次數(shù)。本系統(tǒng)的推薦值為H=75～100mm琢喷，公差為±2mm疫遵。該參數(shù)可通過人機交互方式輸入。
c.刀體厚度B
刀體厚度B的選取應(yīng)保證刀體具有足夠強度岩喷，同時還應(yīng)考慮排屑順暢恕沫、安裝方便等因素。此外纱意，B值還與燕尾結(jié)構(gòu)尺寸及工件的最大廓形深度Amax有關(guān)婶溯，且應(yīng)滿足一定條件。B值由系統(tǒng)根據(jù)刀具總寬度自動選取偷霉。
d.燕尾結(jié)構(gòu)尺寸
燕尾結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)與切削刃總寬度Lc及成形車刀的結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)迄委，同時還與裝夾結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。由于燕尾尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化类少，本系統(tǒng)已將有關(guān)文獻(xiàn)中的燕尾結(jié)構(gòu)尺寸存入數(shù)據(jù)文件中叙身，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)尺寸硫狞。
2.刀具廓形的設(shè)計
回轉(zhuǎn)體類零件廓形一般由圓弧段信轿、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残吩，因此在進(jìn)行廓形修正計算前首先要區(qū)分圓弧段和直線段财忽。
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(yīng)的上倘核、下偏差和軸向距離進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和廓形計算，并根據(jù)預(yù)先確定的繪圖方向進(jìn)行坐標(biāo)點設(shè)置怎窿。在對圓弧段進(jìn)行修正計算時侧缔，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喻透。
當(dāng)工件成形表面為圓弧時寒淌，由于前角和后角的存在，與之對應(yīng)的成形車刀廓形實際上已不是圓弧形晶乘。但在圓弧形狀精度要求不高時蚜遥，為簡便起見，可仍以圓弧作為刀具廓形枯邓，不過其半徑將增大瘦镶，如圖3所示乘占。圖中1-2-3表示半徑為r掰媚、中心在O點、廓形深度為ap的工件圓弧笔畜。用計算法可求出刀具廓形深度P及點2'习棋，然后通過1，2'呐粘，3作一圓弧满俗，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中求出作岖。
3.圖形生成及尺寸標(biāo)注
a.圖形生成
在上述設(shè)計步驟所獲得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上唆垃，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(biāo)并判斷工件上徑向最小點的方向痘儡，從而確定點的坐標(biāo)和繪圖方向辕万。通過調(diào)用AutoCAD命令即可生成成形車刀的工作圖和樣板圖。
b.尺寸標(biāo)注
棱體成形車刀的尺寸可分為形狀尺寸和位置尺寸沉删。進(jìn)行尺寸自動標(biāo)注時渐尿，應(yīng)注意尺寸的重復(fù)標(biāo)注、漏標(biāo)及相對位置尺寸的相互干涉等問題矾瑰。成形車刀樣板廓形與成形車刀廓形(包括附加切削刃)完全相同砖茸，尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)應(yīng)為刀具廓形的尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)。本系統(tǒng)設(shè)計了相應(yīng)的子函數(shù)殴穴，可對尺寸進(jìn)行排序和自動標(biāo)注凉夯，并可將已標(biāo)注尺寸的工作圖及樣板圖以圖塊(BLOCK)形式保存，以備調(diào)用掷膛。

4.圖形的輸出
a.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小)咳衣，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。
b.標(biāo)題欄填充和技術(shù)要求標(biāo)注
系統(tǒng)采用DCL(Dialog Control Language)語言開發(fā)了標(biāo)題欄和技術(shù)要求輸入對話框咨桶。在對話框中填入諸如設(shè)計者姓名瘫碾、材料、比例等信息后椎敞，系統(tǒng)即可自動將其填入標(biāo)題欄中的相應(yīng)位置奴爷。
4 結(jié)語

棱體成形車刀計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)采用VisualC++ 6. 0對AutoCAD R2000進(jìn)行了二次開發(fā)。用戶只需以人機交互方式輸入必要的設(shè)計數(shù)據(jù)配籽，即可設(shè)計出符合要求的棱體成形車刀擂门，并輸出符合國標(biāo)要求的工程圖。該系統(tǒng)的應(yīng)用可顯著提高設(shè)計精度和效率飞席，縮短設(shè)計周期自畔，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)控加工指令村秒，因此具有良好的實用性和推廣價值杨匕。

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