基于Solid Edge的链轮滚刀加工刀具刃形的精确设计与加工
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数控刀具
摘要：根据链轮滚刀的法向齿形和与链轮共扼的齿条齿形相同的原理，利用Solid Edge三维实体造型技术将链轮滚刀的法向齿形直接转换为轴向齿形；根据链轮滚刀加工刀具的结构特征及线切割加工方式，提出了精确设计和制造滚刀加工刀具刀刃廓形的新方法，解决了常规设计制造过程中滚刀法向齿形难以精确控制的问题。
1 引言
2 滚刀法向齿形与刀具加工方式
图1 38.10×22.23链轮滚刀法向齿形
(a)
(b)图2 刀具线切割加工示意图
3 刀具三维造型与线切割加工轨迹的确定
- 造型设计原理
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首先建立一个刀具模型基本体，该基本体应包含刀具的轴向平面、后刀面、可反映线切割加工轨迹的垂直于后刀面的平面，并将其置于模型底部水平位置；作一辅助面，使其与轴向平面的夹角等于滚刀分度圆上的螺旋升角，此辅助面即为滚刀法向平面(见图3) ；在滚刀法向平面上按滚刀法向齿形的具体结构尺寸画出草图，再垂直于草图平面在刀具模型基本体上切割出齿条齿形，此齿条齿形与轴向平面的交线即为滚刀轴向齿形；将轴向齿形向刀具模型基本体底面进行投影即可得到刀具线切割加工轨迹，以此投影为草图对刀具模型基本体进行切割，即可得到刀具的最终三维造型。
- 具体操作步骤
- 打开Solid Edge，新建一个零件文件，点取“拉伸”特征图标并在作图窗口选取参考平面2，按图3所示设计原理确定刀具拉伸轮廓的形状、大小、拉伸方向及拉伸高度后，单击“完成”即可建立一个刀具造型基本体。
图3 加工链轮滚刀用车铲刀的三维造型设计框架
图4 刀具法向齿形与轴向齿形的转换
图5 刀具的三维造型 - 作一与刀具造型基本体上部轴向平面夹角为lf的辅助参考平面4，单击“草图”图标在平面4上作出滚刀法向齿形草图1，在草图1上确定滚刀法向齿形各部分的圆心位置及定位基准．并标注出各部分尺寸；再次单击“草图”图标在平面4上作出滚刀法向齿形草图2，在草图2上绘出滚刀法向齿形轮廓并标注尺寸(草图各部分尺寸在四川省机械工业局编的《复杂刀具设计手册(下册)》(机械工业出版社1979出版)第779 页中有明确规定)。
- 单击“除料”图标，通过从草图中选取轮廓的方式选中所作的法向齿形草图2，再选取“全部贯通”方式及贯通方向，单击“完成”即可在原刀具造型基本体上切出链轮基准齿条样(见图4) ，刀具造型基本体轴向平面上的轮廓形状即为刀具的轴向齿形。
- 单击“草图”图标在轴向平面上作出草图3, 进人绘制草图轮廓状态时，点取“包含”图标将刀具轴向齿形曲线复制到轴向平面上；再在“特征路径查找器”上对步骤c中的基准齿条齿形除料操作进行“抑制”。
- 以刀具底平面为作图平面绘制草图4，进入绘制草图轮廓状态后，通过“包含”方式将刀具轴向齿形曲线复制到作图平面上；再单击“除料”图标，以草图4为草图轮廓，确定除料方向，并采用“全部贯通”除料方式除料，即可最终完成一把加工链轮滚刀用车铲刀的三维造型(见图5 ) ；保存完成的造型。
- 利用Solid Edge的工程图模块新建一工程图(.dft文件)，将已完成的刀具三维造型从文件中调入；选择零件主视图方向时，只需表达出刀具线切割加工轨迹即可，可以不用零件其它各向视图，确定视图比例后即可在图中自动完成零件的视图转换，并绘出刀具的线切割加工轨迹。将此工程图以线切割系统能够接受的格式保存并输入线切割加工系统。
- 具体操作步骤
- 在对刀具刃形进行线切割加工前，应预先加工好刀具上其它各部分尺寸，按设计要求对刀具进行热处理并磨削好刀具上各个表面，然后将刀体装夹好。在选定机床加工原点并拾取线切割加工轨迹后即可对刀具刃形进行线切割加工，加工完毕后再切割出刀具前角。
- 当被加工链轮滚刀的规格发生变化时，只需根据刀具的具体结构尺寸对刀具三维造型各部分的相应尺寸进行修改即可，基于参数、特征的设计技术使Solid Edge可以准确、方便地重新设计出刀具的三维造型。
4 结语
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