一种车床用R形刀具（成型钻头）螺旋槽实体建模方法探讨

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赵 琳，田俊杰：一种车床用R形刀具(成型钻头)螺旋槽实体建模方法探讨一 种车床用 R形刀具(成型钻头)螺旋槽实体建模方法探讨赵 琳 ，田俊杰(太原航空仪表有限公司，山西 太原 030006)摘 要：基于 Unigraphics软件 ，在实体表面上作螺旋曲线 ：一种是用系统提供的方法，按照固定程序，输入相关参数直接成形，此作法只适用于规则型面；另一种做法是应用规律曲线，建立螺旋线，而这种做法没有一定的数学基础是很难做到的。尤其对一些在复杂型面上做螺旋曲线，更是无从下手。通过对一种R形成型钻头侧面三条大角度螺旋线混合曲面成型的分析，采用在二维平面内做出点集，并将这些点集向R形曲面上投影，再将投影点集顺次连接形成艺术样条，在样条的两端作 出截面线串，进而形成扫掠曲面，为类似建模方法提供了新的参考。

关键词：螺旋线；点集；投影；艺术样条曲线；扫掠曲面中图分类号：TH121；TH161+．22 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2013)18—0089—02我公司某型号产品(管头)零件，内型面是R形回转形孔。加工此型面用的R形钻头，该成型钻头工作型面轮廓图如图1所示。

u 23．088 7，^ 、寸 。

n I I ／_、 I ∽ ’十一 I n 暑 寸 。。 ∞、 一 IJ lnI =-o-5 l＼】 一一 {R29±0．110(16．345)’ I II IⅡ图 1 成形钻头工作型面轮廓简图其切削刃前角螺旋槽是沿 R29 0．1型面上的三条 3O。角螺旋槽(右旋)。在UG NX4系统中，对此成型钻进行实体建模时此螺旋槽(线)的设计成为难点。由于使用规律函数设计螺旋线的方法较难 ，在设计时，采用了简单的平面几何的方法先建立在二维平面内螺旋线上点的平面投影点集，然后将这些点用投影的方法投影到 R型面上 ，在图示 I—I、Ⅱ一Ⅱ、Ⅲ一Ⅲ三个基准面上作出前角剖切面，最后用混合扫掠的方法，建立成型螺旋面。

1 设计计算螺旋线计算原理图如图2所示。.

图中：￡是螺旋线沿轴向的长度；S是 长度位置螺旋线沿型面绕过的弧长；or=30。为螺旋角。注意：此例中，S为在某一剖 图2 螺旋线计算原理图切面内，螺旋线从起始位置开始，绕过的圆弧长度。

为了提高螺旋线的拟合精度，在成形钻头上增加了图示尺寸5与尺寸 10两处位置的切面，对应的半径分别为6．733 8与8．342 4．各剖切面位置 ￡与 s的关系图如图 3所示。(S=L×tan ×mn30。)图 3 LS关系简图，Js， 三者的关系如表 1所示。

表 1 L。 。R三者的关系Ll=5 S 2．887 Rl=6．73L2=10 S2=5．774 R2=8．34L =16．345 S#9．437 R3=9．045L4=23．088 7 $4=13．33 兄 8．25如前所述，S尺寸是对应于各剖面内圆弧的弧长。

各剖切面内弧长S与其他相关要素的关系图，如图4所示。

其中，n就是螺旋线上各点向x—Y平面投影之纵坐标。由卢=s，可推导出：卢= =57．296S ， =R．sinB=o【．sin(57．296鲁).

口角与 尺寸的对应关系如表2所示。

一 89—科学之友 Friend of Science Arnateurs 201 3年O9月图 4 弧长 与其他要素关系图表 2 卢角与 尺寸的对应关系fl1=24．578。 ，=2．799 2fl2=39．667。 o／，=5．32fl3=59．779。 a3=7．86fl4=92．576。 a4=8．24在 x—Y基准面内作出点阵，其中X=L，Y=一 (螺旋线为右旋)。

在 x—Y平面内的点阵图，如图 5所示。

将点 1，2，3这3点沿+z方向向R型面投影，将第4点沿一 z方向向 R型面投影。在型面上将投影得到的 4点连同起始的极限点(0点)，依次连成由 5点组成的4阶艺术样条曲线。

在成型钻端部、最大轮廓处(16．345尺寸处)及成型钻尾部图5 ×一Y平面内投影点阵图作基准面，并作出相应基准面内的截面线串 1，2，3．最后以做好的螺旋线作为引导线串，3个截面线为截面线串作扫掠曲面而得到螺旋槽。

2 总结通过在二维平面内作出螺旋曲线上点的对应投影点 (集)，然后沿法向向曲面投影得到空间点集 ，进而造出空间的螺旋线。

这种方法为在不同型面上作螺旋线(面)提供了可行的参考思路。

(编辑：王静)A lathe with a R shape Cutter Bit(molding)Spiral Groove Entity ModelingM ethod is Discussed in This PaperZhao Lin，Tian JunjieAbstract：Based on Unigraphics So'ware，on the solid surface as a spiral curve：one kind is to use the system to provide the method，according tothe fixed program，enter the relevant parameters directly，this practice is only applicable to rule type surface；Another approach is to apply rulecurve，the establishment of spiral line，and it is not certain mathematical foundation is hard to do．Especialy for some on the modalities for the spiralcuI've，but also do not know how to start．Formed by a R type bit on the side of three large An e helix mixing surface shape analysis，USES in thetwo-dimensional plane point set，and the point set to R surface projection，then connect the projection point set in order to form art spline，thespline ends of a cross section line series，and scanning surface，provides a new reference for the similar modeling method.

Key words：spiral；point set；projection；art spline curve；scanning snYface(上接第88页)Bucket W heel Stacker Reclaimer Selecti0n of Bucket W heel M echanism anda PreliminaryJi．B|n
CalculationAbstract：Bucket wheel stacker reclaimer is one of the continuous conveying machinery，it can send material in certmn lines，from loading locationto unloading location in transmission．In moderu bulk material handling，bucket wheel stacker reclaimer is form ed rhythmic flow process in the pro—cess of production lines are an integral part of,at present has been widely used in port，wha吒 metalurgy，cement，steel works，coking plant，coalstorage，power plants and other bulk ore，coal，coke，sandstone)storage yard．Bucket wheel mechanism is the bucket wheel stacker reclaimer feed—ing device．In the design of bucket wheel mechanism，should according to the material piling and taking machine discharge capacity，material prop—erties and yard layout requirements，calculate the bucket wheel。s driving power，rotational speed and the diameter，number and fights the capacityof the bucket wheel，and a reasonable choice of the bucket wheel structure.

Key words：structure；the basic parameters；drive power；taking ability一 90—