平體成形車刀廓形的計算機輔助修正

石 楓

（西安職業技術學院 陜西 西安 710077）

0 前言

在車削加工過程中，為了提高效率及保證質量，經常使用一些正前角成形車刀，帶正前角的車刀切削性能較好。 但是，由于成形車刀帶有正前角。 如果直接按工件廓形設計刀具廓形，加工出來的工件形狀將發生畸變，造成工件超差，所以，必須對刀具廓形進行修正。 但是，采取傳統的修正方法很是麻煩，不能滿足快節奏的產品更新。 因此，我們采取計算機輔助的參數化設計。 現在以下的內容里進行介紹。

1 傳統成型車刀的廓形設計

成型車刀常用的方法有兩種，一種是作圖法，另一種是計算法。 在這里我們主要研究計算法。 如果我們要用成型車刀加工一個軸類零件，其具體外觀如圖（1）。

由圖（1）可以看出，這個工件的廓形是一個既有圓弧又有直線的形狀。 關于車刀的廓形設計可以參照圖（2）進行計算。

圖（1）

圖（2）

成形車刀各刃點廓形深度的計算方法：

我們根據圖（2）的關系可以看出，p2，p3，p4 可以求出，即就1，2，3，4，點的廓形深度可以求出。 其計算如下：

①h=r1xsinγ

②A1=r1*cosγf

③Sinγf2=h/r2

④A2=r2xcosγf2

⑤C2=A2-A1

⑥P2=C2xcos（γf+αf）

⑦Sinγf3=h/r3

⑧A2=r2xcosγf3

⑨C3=A3-A1

⑩P3=C3xcos（γf＋αf）

2 計算機輔助設計的過程

2.1 設計的基本流程

計算機輔助成型車刀的修正有以下3 個步驟

①以過點1 垂直工件中心線的直線與工件中心線的交點為圓點x，y 軸方向不變建立坐標系， 則有點坐標（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），（x4，y4）。 其中，x1=l1，x2=l2，x3=l3，x4=l4，r1=y1，r2=y2，r3=y3，r4=y4，x1，x2，x3，x4，r1，r2，r3，r4 都直接或間接已知。

②用成型車刀廓形深度計算公式求出p1，p2，p3，p4 的值。 組成點（x1，p1），（x2，p2），（x3，p3），（x4，p4）點。

③以3 點（x1，p1），（x2，p2），（x3，p3）作圓弧，以（x3，p3），（x4，p4）作直線，則由點（x1，p1），（x2，p2），（x3，p3），（x4，p4）形成的曲線即就是修正后的成型車刀廓形。

2.2 如何實現參數化的輔助設計

我們常加工的零件廓形一般包括圓弧、直線、直線和圓弧的組合。 直線修正以后的刀具廓形仍是直線，圓弧修正后所形成的曲線，采用圓弧代替。

2.2.1 選用最常用的嵌套在autocad R14 中的autolisp 語言進行編程

①首先，輸入在工件廓形上選擇的點。程序中使用get 類輸入函數進行輸入。 表達為：

（setq P1 （getpoint））

（setq P2 （getpoint））…

②使用表處理函數提取所獲得點的坐標值，并把所得的值賦給l1，l2，r1，r2 等。

因為，兩維坐標是一個簡單的表所以在程序中表達為：

（setq l1（car（P1））

（setq r1 （cadr（P1））

（setq l2 （car （P2）

（setq r2 （cadr（p2））…

③使用計算函數求出p1，p2 等的值

只需把前面所用的公式轉化成autolisp 表達格式就可以了。 由這些公式可以得到p1，p2…的值

④使用構造表的函數構造修正后車刀廓形上的點P11，P22 等

（setq P11 （list l1 p1）

（setq P22 （list l2 p2）

…

⑤調用autocad 的command 命令進行繪圖。

（command “circle“ ”3P“ P11 P22 P33）

（command “line“ P33 P44 ”“）

通過上面的繪圖命令即可畫出，修正后成型車刀的廓形曲線。

⑥使用標注命令進行標注

（command “dim“ ”rad“ P22 ” “ ”exit“）

（command “hor“ P11 P44 ）

⑦在程序最前面把整個程序定義為一個函數

defun cxcdsj （）

2.2.2 程序的使用

使用時只須在autocad 的命令行輸入

command ：

（load “cxcdsj.lsp”）↘

command ：cxcdsj↘

然后，根據命令行要求輸入數值，則運行結果如圖（3）,即就是修正后的刀具刃的輪廓。

圖（3）

3 結束語

由于使用參數化繪圖，使原本很復雜的過程變的很簡單，減輕了設計人員的強度，提高了設計的效率，值得推廣。

［1］袁哲俊.金屬切削刀具[M].2 版.上海科技出版社，1993.

［2］梁雪春，等.autoLISP 實用教程[M].人民郵電出版社，1998.

［3］孫全平，葉偉昌.圓體成形車刀廓形的計算機輔助設計[J].淮陰工學院學報,1995（02）.

［4］梁潔萍.成形車刀廓形的計算機輔助設計[J].湖南理工學院學報：自然科學版，2000（02）.

［5］王有遠.棱體成形車刀的計算機輔助設計[J].工具技術，2001，12.

［6］張志梅，安虎平.成形刀設計算法及其刃形修正的基本原則[J].大眾科技，2011（06）.