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铣刀 |
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不等齿距端铣刀的计算机辅助设计 |
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作者：刘凤利 李辉 |
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1 引言
绘图模块不等齿距铣刀设计是一项专业性很强的工作，传统设计中过多地依赖于设计者的素质和经验，重复计算多，设计周期长，而采用计算机辅助设计，只需输入少量必要的原始参数及结构要求，系统就会在很短时间内，自动生成刀具的生产设计图。
2 计算程序设计
为了充分利用各种编程语言的优势，进行了混合编程。如在不等齿距端铣刀优化设计部分，利用可编译的、长于数字运算的C语言编程，接口程序则由Auto CAD开发工具之一的命令组文件写成；而在进行端铣刀参数化绘图时，利用Auto CAD内嵌的AutoLISP语言编写等，最后，将它们有效地连接与结合，就形成了具有友好界面、计算处理迅速的软件包，其结构流程如图1所示。
图1 不等齿距端铣刀CAD结构流程图
通过理论分析和试验结果表明[1]:不等齿距端铣刀除具有较明显的减振降噪功能外，它的最大优点是结构简单，便于制造，在保持传统端铣刀结构基本不变的前提下，仅须将端铣刀刀齿的分配规律加以调整，便于工具厂在原有的生产条件下尽快地适应新型刀具，并要在全面分析动态端面铣削的基础上，建立符合实际的铣削刀模型，且可根据一定的设计准则，采用优化设计的方法，获得较理想的刀齿分配规律。
设计时不等齿距端铣刀的数学模型以两笔者所著《新型减振端铣刀的研究》为理论依据，整个计算程序由C语言编制而成，整个设计计算程序由三个模块组成：
1）不等齿距端铣刀齿间角优化设计模块；
2）绘制端铣刀铣削力频谱图模块；
3）端铣刀切削角度转换模块。通过三个模块计算，系统将计算结果写成文本文件存入磁盘，然后根据流程进入Auto CAD系统，其设计计算流程如图2所示。
图2 端铣刀齿间角优化设计流程图
3 数据库的建立
根据文献[2]设计端铣刀时，除输入必要的基本参数外，随着计算的进行，还要根据需要随时从各种图表中查找表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、配合公差等相关数据以及空刀槽、容屑槽等结构数据，在程序中这些数据被写成数据文件，以供计算机随时读取。
4 接口程序设计
端铣刀设计计算完成以后，将计算结果存入数据文件，其计算程序结束后，进入绘图程序，即启动Auto CAD进入绘图状态。由于C语言与Auto CAD分属不同系统，因此，如何将二者联系在一起是本软件的关键技术之一。我们利用AutoCAD提供的命令组文件写成的接口程序，成功地解决了从设计程序到绘图程序的过渡衔接，程序清单如下：
| 1 | (生成新图) | | 图形文件名 | (可缺省) | | (load“绘图文件名”) | 装入绘图程序) | | 绘图程序 | (运行绘图程序) |
上述的命令组文件由DOS的批处理文件调用，其格式为：
ACAD X<命令组文件名>
这样，系统就顺利进入AutoCAD,并可直接运行绘图程序。
5 参数化绘图的实现
本系统参数化绘图程序由Auto CAD系统内嵌的AutoLISP语言编制而成，AutoLISP语言为用户提供了一个COMMAND函数，通过COMMAND函数完成了AutoLISP与Auto CAD的接口，这是实现在AutoLISP程序中调用Auto CAD命令进行绘图的唯一途径。
AutoLISP程序读出存有不等齿距端铣刀设计计算结果的文本文件中的数据，经过必要的处理，然后由COMMAND函数调用LINE、PLINE、CIRCLE、ARC等命令，绘制端铣刀实体图形和尺寸线及图幅边框线；通过调用TEXT命令标注尺寸文本、技术要求及图面上所有的文字等，最后借助AutoLISP语言的其它一些功能最终完善图形编辑，形成完整的不等齿距端铣刀设计图，其主要过程如图3所示。
图3 不等齿距端铣刀图形编辑流程图
不等齿距端铣刀的实体图形生成以后，系统停留在Auto CAD的COMMAND命令状态下，此时可以存盘，也可以将图形传送给绘图机，绘制生成不等齿距端铣刀工作图。
6结束语
本系统在386以上微型机上运行通过，支持软件为DOS6.22、TURBOC2.0及Auto CAD11.0等，本软件能在微机上实现f80mm～f500mm等9类不等齿距端铣刀的计算机辅助设计，刀具的设计从输入原始参数到在屏幕上显示完整的设计图只需3～4分钟，比传统的人工设计快几百倍，大大缩短了设计周期，提高了不等齿距端铣刀的设计精度，降低了端铣刀的设计成本，为增强产品的市场竞争力提供了强有力的设计工具，经济效益非常显著。
河北理工学院 刘凤利 石家庄铁道学院 李辉(end)
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(12/2/2006) |
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