引言
為適應(yīng)現(xiàn)代加工技術(shù)的不斷發(fā)展，可轉(zhuǎn)位刀具在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)要求也越來(lái)越高。現(xiàn)代可轉(zhuǎn)位刀具不僅應(yīng)能滿足高速切削、干式切削、激光輔助切削等先進(jìn)切削技術(shù)的需要，而且對(duì)產(chǎn)品功能的多樣化、結(jié)構(gòu)的合理化、外觀造型的美觀等方面也提出了更高要求。為提高企業(yè)的研發(fā)技術(shù)水平，加快刀具產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，我公司引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)，并將其應(yīng)用于可轉(zhuǎn)位刀具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造。
目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)用較多的機(jī)械CAD軟件主要有國(guó)外開發(fā)的UG-II、Pro/E、Solidwork、I-DEAS等幾種，有的CAD軟件經(jīng)過(guò)企業(yè)的二次開發(fā)（如安裝漢字輸入字庫(kù)等），其適用性進(jìn)一步提高。我公司從美國(guó)SDRC公司引進(jìn)的以SUN工作站（Work Station）為工作平臺(tái)的I-DEAS Master Series VI-I 是集三維實(shí)體造型（3D Solid Modeling）、平面繪圖（Drafting）、數(shù)控加工（GNC）三大模塊于一體、較完整的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的實(shí)體造型與編程功能。我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，充分利用I-DEAS 軟件系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程分析優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于我公司生產(chǎn)的用于加工大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的可轉(zhuǎn)位槽銑刀的CAD設(shè)計(jì)。本文重點(diǎn)介紹I-DEAS軟件在刀具三維實(shí)體造型、刀片與刀體的組裝、將實(shí)體造型轉(zhuǎn)換為二維零件圖等方面的應(yīng)用要點(diǎn)。
2 I-DEAS軟件在可轉(zhuǎn)位槽銑刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
可轉(zhuǎn)位槽銑刀的結(jié)構(gòu)分析
可轉(zhuǎn)位槽銑刀屬三面刃粗銑刀，刀體左、右部分均分布有刀片，刀片與刀體之間通過(guò)螺釘聯(lián)接和緊固。為保證加工時(shí)有足夠的排屑空間，應(yīng)開有較大的排屑槽。為保證銑刀具有良好的切削性能，刀片與刀體之間應(yīng)定位精確，并保證在加工過(guò)程中不發(fā)生干涉。由于可轉(zhuǎn)位槽銑刀的對(duì)刀槽、排屑槽、螺釘孔是在加工中心上加工完成，因此其設(shè)計(jì)過(guò)程具有一定難度。應(yīng)用I-DEAS軟件的Solid Modeling模塊可較方便地解決這一設(shè)計(jì)難題。
設(shè)計(jì)步驟
通過(guò)在工作站上應(yīng)用I-DEAS軟件對(duì)可轉(zhuǎn)位槽銑刀進(jìn)行刀體、刀片、螺釘?shù)仍膶?shí)體造型設(shè)計(jì)、刀體、刀片和螺釘?shù)难b配設(shè)計(jì)、排屑槽設(shè)計(jì)等，并實(shí)現(xiàn)由三維實(shí)體造型轉(zhuǎn)換生成二維零件圖，驗(yàn)證了I-DEAS 軟件具有強(qiáng)大的實(shí)體造型功能及二維繪圖功能?？赊D(zhuǎn)位槽銑刀的設(shè)計(jì)步驟如下：首先在實(shí)體造型（Solid-Modeling）模塊中進(jìn)入Construction Geometry（簡(jiǎn)稱CG），繪出刀體的截面線框，經(jīng)修改（Modify）后自動(dòng)生成輪廓曲線（Profile）并進(jìn)行存儲(chǔ)（以備圖形丟失后可重新生成）；線型輪廓曲線存儲(chǔ)完畢后轉(zhuǎn)入物體模型（Object Modeling），通過(guò)對(duì)輪廓線進(jìn)行拉伸（Extrude）或旋轉(zhuǎn)（Revolve）操作生成輪廓實(shí)體；對(duì)實(shí)體進(jìn)行存儲(chǔ)后，建立零件庫(kù)，在組裝模塊（AssemblyModeling）中對(duì)刀體、刀片和螺釘進(jìn)行組裝；最后啟動(dòng)Drafting Setup中的Drawing-layout模塊，將設(shè)計(jì)結(jié)果從三維實(shí)體造型轉(zhuǎn)換生成二維零件圖或裝配圖，經(jīng)過(guò)圖形整理、標(biāo)注尺寸、寫技術(shù)要求等步驟后，便可獲得符合加工要求的工程圖紙。
三維實(shí)體造型要點(diǎn)
在工作站上利用I-DEAS軟件設(shè)計(jì)刀具的思路與傳統(tǒng)的刀具設(shè)計(jì)方法不同，其順序是首先進(jìn)行刀具的三維實(shí)體造型，然后將得到的三維實(shí)體自動(dòng)轉(zhuǎn)換為二維零件圖。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需解決一系列問(wèn)題，如將刀片與刀體鑲嵌在一起進(jìn)行倒角時(shí)，由于倒角線重合而可能導(dǎo)致倒角失敗，因此對(duì)于存在公共點(diǎn)的棱與棱或棱與角應(yīng)一次完成倒角，避免對(duì)公共點(diǎn)分開重復(fù)倒角。對(duì)于刀片和刀體的剪切應(yīng)盡可能一次性完成，且盡量不采用先分塊設(shè)計(jì)再用粘合（Join）命令進(jìn)行粘接的方式，因?yàn)閷⒄辰訉?shí)體轉(zhuǎn)換為二維圖形時(shí)圖中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤信息。與手工繪圖設(shè)計(jì)方式相比，I-DEAS軟件的三維實(shí)體造型模塊可將三維實(shí)體直接轉(zhuǎn)換為二維零件圖，可大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高作圖質(zhì)量，如可轉(zhuǎn)位槽銑刀的排屑槽型由一系列圓弧偏轉(zhuǎn)一定角度并與刀體相切而成，手工繪制難度大、時(shí)間長(zhǎng)，采用I-DEAS軟件則可快速、方便、精確地完成設(shè)計(jì)圖。此外，將刀體、刀片、螺釘裝配成刀具實(shí)體后，可對(duì)其著色渲染，并進(jìn)行比較驗(yàn)證，直至滿意為止，這樣可大大加快刀具研制速度，縮短開發(fā)周期。