基于Pro／E图解求得线切割加工车刀后面相关空间角度

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在生产实际中，由于工艺需要，会用电火花线切割机床对空间交汇斜面进行-次装夹后加工成形；而我国高速走丝电火花线切割机床按两轴数控设计，通常只能进行二维图形的加工。为此，当用电火花线切割机床在-次性装夹情况下加工出车刀主后面和副后面时，需设计夹具对车刀进行正确安装，在线切割编程时对加工角度进行必要的修正Hj。本文以线切割加工车刀后面求解相关空间角度为例，提出基于Pro/E软件图解空间角度，并介绍其思路和方法。

线切割加工车刀结构如图1所示。车刀由刀体与切削部分组成。其中，切削部分由-尖，两刃，三面，六角”组成。-尖即刀尖，两刃即主切削刃与副切削刃，三面即前面、主后面与副后面，六角即、K 、A s、 0、 o、 o 。

图1 车刀结构收稿日期：2012年 11月为了研究方便，图1中直角坐标系 O-XYZ与工作台固联，其中OX轴、OY轴分别与机床纵向行程和横向行程-致，而 OZ轴平行于钼丝的切削部分。

2 夹具体设计方案为了在-次装夹的情况下加工出车刀的主、副后面，则钼丝在运行过程中应能通过主、副后面。而图1中的后面交线同时位于主、副后面上，只要钼丝的切削部分平行于后面交线，在正确编程后方可加工出车刀主、副后面。为了能让钼丝的切削部分平行于车刀后面交线，将图 1中0-XYZ坐标系中初始位置车刀作如下两次旋转：第-步，将车刀绕 轴转 角度，使后面交线位于XOZ平面中；第二步，将车刀绕y轴转 0角度，使后面交线位于 YOZ平面中。此时，后面交线与 z轴共线。如图2所示是为达到上述调整所设计的夹具体示意图。图中，两定位面交线平行于平面M，当校正夹具M面平行于机床纵向行程时，便于线切割编程对 k 、k 的修正。

M钼丝/ / -l -图2 夹具体3 图解求得夹具体 、0及线切割编程时 、 的修正值3.1 空间角度的计算方法为了通过线切割加工获得图 1所示车刀后面，2013年第47卷 No.4必须求得图2夹具体上设计参数 、0及线切割编程时对 、j 进行正确修正。而这些角度参数均为空间角度，必须经过-系列的分析与计算。所谓空间角度，就是在三维空间里直线与直线、直线与平面、平面与平面之间的角度关系。对空间角度的计算方法有多种，常用的有解析几何法、空间立体几何法、向量矩阵法、球面三角法。其解法各有利弊，均要求工程人员有丰富的空间想象能力与较强的计算能力。随着 CAD技术的迅猛发展，功能强大的三维软件的广泛应用，利用三维软件进行所需空间角度图解获得便是值得探讨 的课题。下面基于常用 的Pro/E软件进行线切割加工车刀后面的相关空间角度的图解求得。

3.2 车刀建模为便于理解与表述 ，对图 1所示车刀在三维建模时所用拉伸平面、基准平面、基准轴等辅助几何元素作如下约定。

主(副)切削平面：通过主(副)切削刃并垂直于基面的平面。

主(副)剖面：通过刀尖，同时垂直于主(副)切削平面和基面的平面。

前倾面：通过基切交线并与基面在前面侧成 Y角度的平面。

刃倾面：过基剖交线并与基面在前面侧成 A 角度的平面。

主后倾面：通过基切交线并与主切削平面在主后面侧成 % 角度的平面。

副后倾面：通过基副切交线并与副切削平面在副后面侧成 19/ 角度的平面。

前面线：通过刀尖的主剖面与前面共面的平面相交的直线。

主后面线：通过刀尖的主剖面与主后面共面的平面相交的直线。

副后面线：通过刀尖的副剖面与副后面共面的平面相交的直线。

假定图 1中的刀尖与刀体顶面共面，这样可简化车刀建模。需要指出，此处建模的目的是为了求出所需空间角度，对不影响空间角度求得的特征可39以简化或省掉。如本文就省掉了图 1中断屑台阶面与刀体顶面。要在三维空间用图解法求得所需空间角度，则建模时作出相关空间直线与相关空间平面便是前提，也是重点与难点。本文中，作出图 1所示的前面、主后面与副后面即为建模时的重点与难点。

建模示例，设图 1中几何参数为：Kr70。、Kr 15。、A s12。、 015。、 08。、 0 6。，求图2中夹具体设计参数卢、0及线切割编程时K 、K 的修正值〃模步骤与方法：(1)开启Pro/E软件，进入零件设计模式，调用拉伸”2 命令 ，按图 1要求将刀体拉伸出，拉伸长度从刀体端面直到刀尖处。本文中建模时刀体端面距刀头部分较近，并未安实际距离建模 ，这样不仅不会影响相关空间角度的准确求得，还可简化建模。

(2)因为刀尖与刀体顶面共面，运用基准点”命令，在刀体顶面上作出刀尖-运用创建基准平面”命令，过刀尖作出基面-用拉伸”命令 ，过刀尖并依 70。与 15。分别作主切削平面与副切削平面。

(3)前面的创建：运用创建基准平面”命令作出主剖面、副剖面-运用创建基准轴”命令，作出基剖交线-运用创建基准平面”命令，过基剖交线并自基面旋转 12。作出刃倾面-运用创建基准轴”命令，过主切削平面与刃倾面的交线作出的基准轴即为主切削刃。

运用创建基准轴”命令，作出基切交线-运用创建基准平面”命令，过基切交线并 自基面旋转15。作出前倾面-运用创建基准轴”命令，过主剖面与前倾面的交线作出的基准轴即为前面线。

运用创建基准平面”命令，过主切削刃与前面线作出的基准平面即为前面。

运用实体化”命令中的切口”功能，以前面为边界来移除实体材料 ，至此得到刀体与前面三维图，如图3所示。

图3 刀体与前面模型(4)主后面的创建运用创建基准平面”命令，过基切交线并 自主2013年第 47卷 No.4渐开线齿形刀片刃后面的磨削研究高宇飞陕西工业职业技术学院摘要：根据渐开线形成原理，在数控磨床上实现渐开线齿形刀片后刀面磨削，形成刀齿刃口刃带宽度稳定、法向后角恒定的齿形刀片∩避免以往传统磨削时的不足，为具有公式曲线的刀具刃磨提供了新思路。

关键词 ：渐开线齿形 ；刃后面；联动插补中图分类号：TG580.6 文献标志码：A1 引言数控技术与机床的发展，使得以往靠模磨削的零件或刀具有了更为广泛的工艺选择空间。图1所示为渐开线齿廓刀片齿形刃的-部分，其齿形加工工序是花键磨床或成型磨削床磨制成形。在形成刃后面(42。)时，应保证刃口刃带宽度0.05的-致性，也就形成渐开线轮廓刃后面。传统磨削工艺采用靠模磨削方式形成刃后面(O/)。当刀片直径不同(即渐开线基圆直径不同)，其渐开线轮廓就不同。

因此，要根据刀片的不同规格，制造相应规格的仿形模具，使刀片制造成本上升；此外，如图2所示，按照仿形靠模磨削刀齿刃后面，模具相对工件主运动为直线，砂轮磨削点所在的平面并非齿形渐开线轮廓收稿日期：2012年 12月41法向(即渐开线发生线方向)，因而形成的刃后面除某-点处后角 ：42。外其余处为类似值；同时磨削点在主运动方向上呈不唯-、不固定状态，使得形成的刃后面轮廓精度及刃带尺寸精度变差，影响刀具的使用。如果利用数控机床数控轴曲线联动插补优势，则可以大大改善此类刀具刃后面状况。

图 1 渐开线齿形刀片测量后面交线剖面与副后面之间的夹角为77.2410。，图略去，此夹角的余角即：90。-77.2410。

本文示例中几何参数取 自文献[1]，基于 Pro/E图解求得相关空间角度的结果与文献[1]中的结果- 致；而文献[1]中运用立体几何法分析、推导、运用了28个计算空间角度的公式。

4 结语传统的空间角度求解方法，诸如解析几何法、空间立体几何法、向量矩阵法、球面三角法，其解法过程-般复杂、繁琐，难度很高，要求工程人员的想象力丰富，并需专门训练。如今，三维设计已成为工程人员的首眩随着三维软件的推广和应用，使得建模更容易。如在 Pro/E中，-般仅仅利用其拉伸”、基准 (基准点、基准轴、基准平面)”、实体化”命令及分析”菜单中的测量角度功能即可进行空间角度图解求得。本文示例中所求空间角度极具代表性 ，它们均与后面交线的空间位置有关，而后面交线的空间位置除了决定于刀尖的位置，还决定于、K 、As、y0、 。、 0 六个角度，0基于 Pro/E软件，利用类似本文示例中的思路与方法，就可进行机械设计与制造中空间角度的图解，避免了纯数学运算。