平体成形车刀廓形的计算机辅助修正

石 枫

（西安职业技术学院 陕西 西安 710077）

0 前言

在车削加工过程中，为了提高效率及保证质量，经常使用一些正前角成形车刀，带正前角的车刀切削性能较好。 但是，由于成形车刀带有正前角。 如果直接按工件廓形设计刀具廓形，加工出来的工件形状将发生畸变，造成工件超差，所以，必须对刀具廓形进行修正。 但是，采取传统的修正方法很是麻烦，不能满足快节奏的产品更新。 因此，我们采取计算机辅助的参数化设计。 现在以下的内容里进行介绍。

1 传统成型车刀的廓形设计

成型车刀常用的方法有两种，一种是作图法，另一种是计算法。 在这里我们主要研究计算法。 如果我们要用成型车刀加工一个轴类零件，其具体外观如图（1）。

由图（1）可以看出，这个工件的廓形是一个既有圆弧又有直线的形状。 关于车刀的廓形设计可以参照图（2）进行计算。

图（1）

图（2）

成形车刀各刃点廓形深度的计算方法：

我们根据图（2）的关系可以看出，p2，p3，p4 可以求出，即就1，2，3，4，点的廓形深度可以求出。 其计算如下：

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 计算机辅助设计的过程

2.1 设计的基本流程

计算机辅助成型车刀的修正有以下3 个步骤

①以过点1 垂直工件中心线的直线与工件中心线的交点为圆点x，y 轴方向不变建立坐标系， 则有点坐标（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 都直接或间接已知。

②用成型车刀廓形深度计算公式求出p1，p2，p3，p4 的值。 组成点（x1，p1），（x2，p2），（x3，p3），（x4，p4）点。

③以3 点（x1，p1），（x2，p2），（x3，p3）作圆弧，以（x3，p3），（x4，p4）作直线，则由点（x1，p1），（x2，p2），（x3，p3），（x4，p4）形成的曲线即就是修正后的成型车刀廓形。

2.2 如何实现参数化的辅助设计

我们常加工的零件廓形一般包括圆弧、直线、直线和圆弧的组合。 直线修正以后的刀具廓形仍是直线，圆弧修正后所形成的曲线，采用圆弧代替。

2.2.1 选用最常用的嵌套在autocad R14 中的autolisp 语言进行编程

①首先，输入在工件廓形上选择的点。程序中使用get 类输入函数进行输入。 表达为：

（setq P1 （getpoint））

（setq P2 （getpoint））…

②使用表处理函数提取所获得点的坐标值，并把所得的值赋给l1，l2，r1，r2 等。

因为，两维坐标是一个简单的表所以在程序中表达为：

（setq l1（car（P1））

（setq r1 （cadr（P1））

（setq l2 （car （P2）

（setq r2 （cadr（p2））…

③使用计算函数求出p1，p2 等的值

只需把前面所用的公式转化成autolisp 表达格式就可以了。 由这些公式可以得到p1，p2…的值

④使用构造表的函数构造修正后车刀廓形上的点P11，P22 等

（setq P11 （list l1 p1）

（setq P22 （list l2 p2）

…

⑤调用autocad 的command 命令进行绘图。

（command “circle“ ”3P“ P11 P22 P33）

（command “line“ P33 P44 ”“）

通过上面的绘图命令即可画出，修正后成型车刀的廓形曲线。

⑥使用标注命令进行标注

（command “dim“ ”rad“ P22 ” “ ”exit“）

（command “hor“ P11 P44 ）

⑦在程序最前面把整个程序定义为一个函数

defun cxcdsj （）

2.2.2 程序的使用

使用时只须在autocad 的命令行输入

command ：

（load “cxcdsj.lsp”）↘

command ：cxcdsj↘

然后，根据命令行要求输入数值，则运行结果如图（3）,即就是修正后的刀具刃的轮廓。

图（3）

3 结束语

由于使用参数化绘图，使原本很复杂的过程变的很简单，减轻了设计人员的强度，提高了设计的效率，值得推广。

［1］袁哲俊.金属切削刀具[M].2 版.上海科技出版社，1993.

［2］梁雪春，等.autoLISP 实用教程[M].人民邮电出版社，1998.

［3］孙全平，叶伟昌.圆体成形车刀廓形的计算机辅助设计[J].淮阴工学院学报,1995（02）.

［4］梁洁萍.成形车刀廓形的计算机辅助设计[J].湖南理工学院学报：自然科学版，2000（02）.

［5］王有远.棱体成形车刀的计算机辅助设计[J].工具技术，2001，12.

［6］张志梅，安虎平.成形刀设计算法及其刃形修正的基本原则[J].大众科技，2011（06）.