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鏈輪滾刀加工刀具刃形的精確設計與加工


鏈輪滾刀加工刀具刃形的精確設計與加工
       
引言

  按傳統方法設計、制造鏈輪滾刀等復雜刀具時,固然已知滾刀的法向齒形,但由于缺少可精確求解滾刀軸向齒形的簡捷方法,造成加工滾刀用的車刀、鏟齒刀等刀具設計復雜、計算繁瑣、輕易出錯,加工余量大且分布不均,加工出的滾刀齒形精度不易達到設計要求,需采用試切法對滾刀齒形進行修正。固然目前國內已開發出一些復雜刀具CAD/CAM 系統.但真正應用于生產實踐的并未幾。

  根據國內企業的技術現狀,完全可以利用現有的計算機三維造型技術及線切割加工工藝實現滾刀加工刀具的設計與制造。本文提出一種新的刀具精確設計與制造方法,即采用現代三維實體造型技術設計出刀具的三維實體模型,將滾刀法向齒形在模型上直接轉換為軸向齒形,同時根據線切割加工原理在模型上求出刀具線切割加工軌跡,然后直接加工出刀具刀刃廓形。

2 滾刀法向齒形與刀具加工方式

  以鏈輪滾刀的加工為例,滾刀的法向齒形(見圖1)應和與鏈輪共扼的齒條齒形相同。理論上,當鏈輪的節距及滾子直徑相同而齒數不同時,鏈輪的齒形是不同的,即與鏈輪共扼的齒條齒形也不相同,因而需用不同的滾刀加工,這將大大增加鏈輪滾刀的規格,也給鏈輪滾刀的制造與治理帶來諸多不便。因此,我國在實際生產中采用固定鏈輪基準齒條齒形的方法,即將某一節距、某一滾子直徑的鏈輪齒形規定為一種鏈輪基準齒條齒形。用具有這種基準齒形的滾刀往加工節距與滾子直徑相同而齒數不同的鏈輪時,雖會產生一定誤差,但誤差量并不大,在鏈輪精度要求不高時,該方法具有一定可行性。

  上述鏈輪基準齒條齒形反映在鏈輪滾刀上即為滾刀的法向齒形。查設計手冊可知,根據節距t及滾子外徑d的不同,鏈輪滾刀共有10種規格,與此相對應,鏈輪滾刀的法向齒形也只有10種,每種滾刀法向齒形的具體尺寸也已確定。

  為加工鏈輪滾刀用刀具的線切割加工示意圖。圖2a表示采用正弦規等裝夾具將刀體按一定前后角度裝夾,刀具線切割加工軌跡為滾刀軸向齒形在刀具后刀面垂直面(圖中水平面)上的投影;圖2b表示采用鑰絲傾斜方式加工刀具的后刀面,可直接采用滾刀軸向齒形作為線切割加工軌跡。
 
3 刀具三維造型與線切割加工軌跡的確定

  過往我們主要采用AutoCAD等軟件對產品進行三維造型設計,現在則可采用現代三維造型與加工軟件(如Solid Edge、Solid Works、UG、Pro/E等)進行產品造型操縱。現以Solid Edge軟件為例,對加工鏈輪滾刀用車鏟刀(適用于圖2a加工方式)進行三維實體造型。作為新一代的三維CAD軟件,Solid Edge具有強大的三維設計能力,包括建立曲面、相關零件族(旋轉、掃描、放樣、螺旋等)、除料、填料、孔特征、薄殼、圓角及陣列等。利用Solid Edge基于參數及特征的設計技術,可通過繪制工件輪廓而天生實體,然后通過對該實體進行投影、掃描、放樣、旋轉等操縱而形成三維實體。

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