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1、利用Pro／E对加工螺旋槽成形铣刀廓形的设计机械产品与科技2005年第3期剃垦爨酒鹦魏蓟谬游一拖(洛阳)开创装备科技有限公司耿彤摘要从加工螺旋槽成形铣刀廓形设计原理出发,详细讲述了运用Por/E技术进行加工螺旋槽成形铣刀廓形的设计原理和步骤,较好解决以往二雏图解法平面谗计作图误差大,计算复杂不直观的缺点,能够准确地做出铣刀回转面与工件螺旋槽的接触线——空间曲线.利用这种方法,通过已知的工件的端面槽型,准确地画出工件的三维图形,根据无瞬心包络法加工原理,就可以在P/E的平台上精确地设计出成形铣刀.关键词:螺旋槽成
2、形铣刀廓形接触线草绘平面螺旋曲面截面1前言加工螺旋槽的成形铣刀广泛用于螺旋槽成形表面的加工,如各种刀具的螺旋容屑槽,蜗杆,螺纹,圆柱斜齿轮等工件.由于工件螺旋槽表面是铣刀切削刃回转面相对于工件做螺旋运动时所形成的包络面,铣刀回转面与工件螺旋槽的接触线不在铣刀轴向剖面内,而是一条空间曲线,因此,铣刀回转面的轴向轨迹不同于工件螺旋槽的法向廓形,也与工件任何剖面的廓形不一样.若要得到螺旋槽铣刀的廓形,过去主要采用两种方法:图解法和计算法.图解法的优点是直观,但由于是采用二维平面做图求接触点的方法,误差较大;计算法是通
3、过计算求得接触线各点坐标,精度较高,但求接触点需要解超越方程,计算量很大.运用P0r/E技术进行加工螺旋槽成形铣刀廓形的设计,能够准确做出铣刀回转面与工件螺旋槽的接触线,并且在三维空间做图,能够发现加工过程中的问题,如判断工件齿槽是否发生凹切,直观准确.2设计原理在加工过程中,工件做旋转与轴向运动,铣刀的切削刃绕其本身轴线所形成的回转面切除和它接触的全部金属,形成一个与该回转表面相切的螺旋槽表面.如果将刀具按加工位置放在已加工好的螺旋槽内,铣刀的回转表面与螺旋槽仍保持相切的关系.在垂直于铣刀轴线的平面内,该平面
4、与回转表面的交线为圆,与螺旋槽表面的交线为一条平面曲线,圆与曲线必然相切.如果做一系列垂直于铣刀轴线的平面,可得到一系列的切点,把这些切点连接起来是一条空间曲线,即接触线.由于这条曲线既在刀具上又在工件上,求出接触线到铣刀轴线的半径,即得到铣刀回转表面的廓形.3设计方法已知工件的螺旋槽型,其端面的模型如图1所示,基本参数为d=30mm,螺旋角30o.下面首先根据已知条件建立一个基本模型,然后以此模型求出螺旋铣刀的截面形状.3.1创建工件的基本形状3.1.1新建文件_÷输入名称gt—dao后进入零件创建模板.3.
5、1.2创建螺旋曲线点击"插入基准曲线工具",选取从方程.点击完成后,进入菜单管理器,选取柱坐标,再选取原缺省的坐标系后,图面出现记事本.在记事本中输入方程:r=15,theta=t3602/3,z=tpi30/tan(30)2/3,存盘并点击确定,在+30圆柱面上,将生成一条螺旋角30.的螺旋线.3.1.3创建一条直线点击图标"草绘的曲线工具",选取草绘平面,进入草绘环境后,一切取缺省值,在中心上画直线,编辑长度100mm,完成.以上通过创建螺旋线和直线来确定螺旋扫描时原点轨迹和定向轨迹.3.1.4创建一个直径
6、为30mm的工件外圆表面利用Pm/E对加工螺旋槽成形铣刀廓形的设计21点击"拉伸工具",出现操控板,选用"拉伸曲面"图标,选取front平面为草绘放置平面,其余参照基准取缺省值,进入草绘环境.画直径为30mm的圆,完成草绘.进入操控板中输入拉伸值为100mm,完成工件外圆表面的拉伸(注意:应取Z轴的正方向为拉伸方向,以便和螺旋线伸长方向一致).厂'如/图13.1.5创建工件的螺旋曲面从工具栏中点击"可变剖面扫描"图标,进入扫描操控板,选取"曲面"图标,打开参照(如图2),取工件中心的直线作为原点轨迹,并在链1对
7、应的下方勾选确认.这样做的意义是,工件的截面形状在扫描时将始终垂直于轴心直线(即原点轨迹),其方向由轨迹来确定(即由原点轨迹和轨迹构成了由原点指向的向量关系,扫描的截面形状方向始终由此向量来确定).点击进入草绘环境,打开草绘菜单,点击"数据来自文件",插入预先做好的截面图形(如图1槽型),该文件预先做好放置在子目录下,将插入的图形对齐到工件的中心.要注意修改插入的比例为1:1,注意插入方向,完成草绘结束扫描后,工件的螺旋曲面已在主视窗中显示出来(如图3).3.2螺旋槽用成形铣刀廓形的创建3.2.1寻找创建铣刀的
8、放置位置为了正确创建铣刀截面的形状,应将铣刀放置在螺旋线的正上方并靠近中部的位置上,这样可以保证铣刀廓形两侧刃在铲齿时法向后角基本相等,并保证铣刀和螺旋槽的接触线全部在工件内.方法如下:①创建平行于工件端截面的基准平面DTM1,点击"基准平面工具"图标,输入数值5O确定完成.②点击"基准点工具",求出平面DTM1和中心图2图3线以及螺旋线的交点PNT0和PNT1.③点击"基准轴线工具"
