车刀刀片仿真数学模型的建立

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1、2008年6月第36卷第6期机床与液压MACHINETOOL＆HYDRAULICSJun．2008V01．36No．6车刀刀片仿真数学模型的建立刘学斌，马苏常，赵巍，李充宁(天津工程师范学院机械系，天津300222)摘要：为了提高数控车床仿真软件的运行效率和显示质量，分析比较了车刀刀片各种形状，建立了三种刀片形式，从而推导了适合数控车床仿真的车刀刀片数学模型。关键词：数控车床；仿真软件；车刀刀片；数学模型中图分类号：TG519．1；TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—3881(2008)6—020—3EstablishmentofSimul

2、ationMathematicalModelonLatheToolCutterUUXuebin，MAShuchang，ZHAOWei，LIChongning(DepartmentofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofTechnologyandEducation，Tianjin300222，China)Abstract：InordertoenhancetheoperatingefficiencyandthedemonstrationqualityofthenumericMcontrollathesimula

3、tionsoft-ware，theanalysishascomparedeachkindofshapeaboutlathetoolcutter，hasestablishedthreekindofcutterforms，thusinferredthematllematicalmodelofthenumeficMcontrollathesimulationonthelathetoolcutter．Keywords：Numericalconlrollathe；Simulation∞ftware；Lathetoolcutter；Mathematicalmode

4、l目前市场上流行的数控仿真软件中，在对车床加工过程进行仿真时，所采用的车刀刀片基本上都是图片形式，这样在进行多轴高速仿真时，仿真的效率比较低，显示的质量也不理想。因此，为了改善仿真的效率和显示质量，采用在运行时使用计算机语言进行刀片的绘制，这样就要建立适合数控仿真软件运行的车刀刀片数学模型。1车刀刀片形状根据国家标准，刀片形状有三角形、正方形、五边形、六边形、圆形以及菱形等共十九种⋯。其图形如图1所示。为建立刀具几何模型，进行几何运算简化，所以对上述图片进行分析，分析其共有特性及归纳，从分析图1(e)、(f)、(k)、(1)、(n)、(o)、(q)这7

5、个图形可以得到它们的共同特征参数都是用外接圆D、刀尖圆弧尺作为几何参数，所以可以把这7个图形定义为一种类型，它们都具有菱形的一些特点，即在此定义为菱形；从分析图l(d)、(g)、(h)、(i)这4个图形可以得到它们的共同特征参数都是用长度L、宽度形作为几何参数，所以可以把这4个图形定义为一种类型，它们都具有平行四边形的一些特点，即在此定义为平行四边形；从分析图1(a)、(b)、(c)、(i)、(j)、(m)、(P)、(r)这8个图形可以得到它们的共同的特性，都具有多边形的特点，所以在此定义它们为一类，即多边形。通过上述刀片类型的分析，将刀片归纳为三种类

6、型即：Diamond(菱形)、Parallel-ogram(平行四边形)、Polygon(正多边形)。图1车刀刀片形状收稿日期：2007—11一16基金项目：劳动与社会保障部科技发展基金资助项目(编号：LB200505)；天津工程师范学院科技发展项目(编号：KZ200510)；天津工程师范学院科研项目(编号：KJ2006007)作者简介：刘学斌(1974一)，讲师，机械制造及其自动化专业，主要研究方向为虚拟现实技术、CAD／CAM。电话：022—88181091，E—mail：ewinding@163．com。第6期刘学斌等：车刀刀片仿真数学模型的建立

7、。21·2车刀刀片建模Ⅳ’钐镰6G’。“Vy郇图2平行四边形限于篇幅，这里仅介绍平行四边形刀片的建模过程。如图2所示，已知：刀片宽度为形，长度为L，CG=W，￡BCD=d=850，OF=詈，￡CBD=口，LDBA=7，CG．LAB。(1)先求点0，、E，、F．的坐标在Rt△CGB中可得：曰G=WcotaBc：孚：墨lib=竽一BG=半堋=半=f，里、≮鼍=LOBH=arctan卜蠢J-arctan(一罴)LABC=3—60丁。-一2a=95。[OBC=卢=LABC一／OBH=95。一7在RtAOEF中可得：OE=—sinic。一．L[EOB=900一￡

8、OBC=90。一口在RtAOHB中可得：OB=忐为了计算和观察方便，即放大图形中一部分圆心0．