鏈輪滾刀加工刀具刃形的精確設(shè)計與加工
       
引言

  按傳統(tǒng)方法設(shè)計、制造鏈輪滾刀等復(fù)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(shè)計復(fù)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(shè)計要求，需采用試切法對滾刀齒形進行修正。固然目前國內(nèi)已開發(fā)出一些復(fù)雜刀具CAD/CAM 系統(tǒng)．但真正應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的并未幾。

  根據(jù)國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀，完全可以利用現(xiàn)有的計算機三維造型技術(shù)及線切割加工工藝實現(xiàn)滾刀加工刀具的設(shè)計與制造。本文提出一種新的刀具精確設(shè)計與制造方法，即采用現(xiàn)代三維實體造型技術(shù)設(shè)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(zhuǎn)換為軸向齒形，同時根據(jù)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(yīng)和與鏈輪共扼的齒條齒形相同。理論上，當(dāng)鏈輪的節(jié)距及滾子直徑相同而齒數(shù)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(guī)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(chǎn)中采用固定鏈輪基準齒條齒形的方法，即將某一節(jié)距、某一滾子直徑的鏈輪齒形規(guī)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(jié)距與滾子直徑相同而齒數(shù)不同的鏈輪時，雖會產(chǎn)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(shè)計手冊可知，根據(jù)節(jié)距t及滾子外徑d的不同，鏈輪滾刀共有10種規(guī)格，與此相對應(yīng)，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(guī)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(chǎn)品進行三維造型設(shè)計，現(xiàn)在則可采用現(xiàn)代三維造型與加工軟件(如Solid Edge、Solid Works、UG、Pro/E等)進行產(chǎn)品造型操縱。現(xiàn)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(shè)計能力，包括建立曲面、相關(guān)零件族(旋轉(zhuǎn)、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(shù)及特征的設(shè)計技術(shù)，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(zhuǎn)等操縱而形成三維實體。