沈陽第一機(jī)床廠制造成形車刀時有一種方法叫反形法加工—即做成和工件形狀一樣的刀具(稱為二類成形車刀，就是制造成形車刀的成形車刀)，按實際加工零件時的相沈陽第一機(jī)床廠對位置去切削成形車刀，這樣就無須進(jìn)行修正計算。生成零件實體
在SolidWorks中新建零件，選擇水平基準(zhǔn)面為草圖平面繪制軸線和半輪廓(圖1a)，旋轉(zhuǎn)后得到零件的實體，如圖1 b所示。
圖1 工件草圖和實體
以端面P為草圖平面，按前刀面和工件的相對位置(工件r1=10mm和水平面夾角處γf =10°)畫直線(見圖2a)，以此直線切除上半部分零件得圖2b。
在裝配體中進(jìn)行刀具實體的設(shè)計
在 SolidWorks中新建裝配體，將已經(jīng)完成的零沈陽第一機(jī)床廠件插入裝配體。在裝配體中插入新零件命名為“刀具”，選擇工件截切面為草圖平面，用實體引用命令得到此平面上的截形(如圖3a)。去掉部分無關(guān)的線條，保留切削刃部分線條并延長附加切削刃，然后在外側(cè)畫線形成封閉的圖形，此圖形即為刀具前刀面的截形，完成后如圖3b所示(圖中燕尾榫未畫出，后用切除法予以實現(xiàn))。
圖2 前刀面位置草圖和切除后的工件
再以端面P為草圖平面，在此草圖中畫直線定出刀具后刀面的位置。以前刀面截形為截面、后刀面位置的直線為路徑，用掃描命令生成刀具實體。
將刀具的底邊按和后刀面垂直的要求切齊，再沈陽第一機(jī)床廠用切除命令生成燕尾榫，刀具實體的設(shè)計即告完成。圖4a是刀具的軸側(cè)圖，圖4b為其渲染圖。
圖3 刀具前刀面的生成
生成刀具工程圖樣
在Solid Works中新建工程圖，將刀具零件拖進(jìn)工程圖即可。當(dāng)需要刀具的截形參數(shù)時，在SolidWorks中確定適當(dāng)?shù)钠拭嫖恢眉纯芍苯拥玫剿杵拭鎴D。
獲取刀具法面截形參數(shù)
在 CAM環(huán)境下，可以直接獲取刀具法面截形參數(shù)，然后利用這些參數(shù)編程，在線切割機(jī)床上切割出刀具的后刀面。在SolidWorks中獲取參數(shù)的方法是：將工程圖另存成dxf或dwg格式，再在AutoCAD中打開dxf或dwg文件，定義適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，用List查詢命令即可獲得法面截形中沈陽第一機(jī)床廠每一線段的參數(shù)。
圖4 刀具的軸側(cè)圖和渲染圖
如圖5中23段和567段線段，在零件圖上23段是錐面的直線、567段是圓弧。傳統(tǒng)的成形車刀設(shè)計方法在刀具上是將之分別簡化成直線和圓弧，由此會帶來雙曲線誤差。這里用List查詢命令得知23段不是直線、567段也不是圓弧，而是樣條曲線。樣條曲線是一種在若干個控制點坐標(biāo)間進(jìn)行擬合的曲線。
下表列出了23段和567段樣條曲線控沈陽第一機(jī)床廠制點坐標(biāo)查詢結(jié)果。讀者如果按照同樣方法操作時需注意，因為坐標(biāo)系和圖形位置的不同會得到不同的坐標(biāo)值，但只要工件和刀具參數(shù)一致，其相對坐標(biāo)值便會是同樣的。
圖5 刀具法面截形參數(shù)
SolidWorks 是基于特征的參數(shù)化實體造型軟件，可以通過尺寸的改變來對實體進(jìn)行編輯。因此，只要將以上生成的工件和刀具的裝配體文件作為一個樣沈陽第一機(jī)床廠板文件，利用裝配圖中進(jìn)行零件設(shè)計的功能，在零件的草圖平面重新定義零件的廓形生成新的零件實體，再根據(jù)新的要求重新定義γf和αf等的刀具參數(shù)，即可直接得到新的刀具實體。
由于SolidWorks的工程圖樣同實體相關(guān)聯(lián)，在工程圖樣上的廓形和尺寸會做相應(yīng)改變。要想獲得截形線段的坐標(biāo)參數(shù)，只需重新將刀具工程圖Save as成dxf或dwg檔，然后在AutoCAD中用List命令進(jìn)行查詢即可。
表 23段、567段樣條曲線控制點的坐標(biāo)值
編者按：
本文經(jīng)葉偉昌教授首肯，精選自作者主編的《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》(上冊)第2版。該設(shè)計手冊近日已由機(jī)械工業(yè)出版社正式出版，在這第2版中沈陽第一機(jī)床廠增加了基于三維CAD參數(shù)化技術(shù)的減速器設(shè)計方法和機(jī)械制造工藝及裝備CAD等內(nèi)容。本文摘錄的正是新增部分中有關(guān)刀具設(shè)計與制造的部分。
這本設(shè)計手冊被審定為普通高等教育機(jī)電類規(guī)劃教材，專為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計、液壓與氣壓傳動、機(jī)械制造技術(shù)及裝備等課程的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計而編寫。同時，該書集設(shè)計指導(dǎo)、參考圖冊、設(shè)計資料于一體，沈陽第一機(jī)床廠每章都有設(shè)計示例和工作圖，并附設(shè)計題選，也相當(dāng)適合工廠企業(yè)工程技術(shù)人員使用。
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