基于PROE的标准麻花钻角度的仿真测量.pdf

控 制与检测 组合机床与自 动化加工技术 文章 编 号 1 0 0 1 2 2 6 5 2 0 1 0 0 3 0 0 6 8 0 3 基于 P R O E的标准麻花钻角度的仿真测量 李明颖 申涛 王德权 1 大连工业大学 机械工程与 自动化学院 辽宁 大连 1 1 6 0 3 4 2 大连理工大学 机械学院 辽宁 大连 1 1 6 0 2 4 摘要 标 准麻花 钻的几何 角度 参数对 刀具的加 工性 能及使 用寿 命 有很 大的 影响 所 以对标 准麻 花钻 的几 何 角度参 数 的准确测量 显得 十分重要 传 统 的 几何 角度 参 数 一般 是 用手 工 计 算 的 比较繁 琐 文 章提 出了一种 三维仿 真模型 测量 钻 头 圆 周后 角及 直线 刃 主 前 角 的方 法 该 仿 真模 型 是 利 用 三 维仿 真软 件 P R O E所创建的 具体方法如下 首先仿真 出标准麻 花钻的三维模型 并使其参数化 然后利用 P R O E 创建出测量模型 可以测量出在不同结构参数下 直线刃的圆周后 角及其主前角 最后通过 P R O E的编 程功能创建一个简单参数输入界面 通过把 角度的理论计算值和软件测量值相比较 误差很 小 证明此 仿 真测量模 型具有 一定 的实 际意 义 关键 词 三 维仿 真 测量 P R O E 参数 化 中 图分类号 T G 7 1 3 1 文 献标识 码 A The Si m u la t io n M e a s ur e me n t o f S t a nda r d Twis t Dr ilI s Ang le Ba s e d on PRO E L I Min g y in g S HEN Ta o W ANG De qu a n 1 S ch o o l o f Me ch a n ica l E n g in e e r in g Au t o ma t i o n Da lia n P o ly t e ch n ic Un iv e r s it y D a lia n L ia o n in g 1 1 6 0 3 4 C h in a 2 D e p t o f Me ch Da lia n Un i v o f T e ch Da lia n L ia o n in g 1 1 6 0 2 4 C h in a Ab s t r a c t S t a n d a r d t wi s t d r il l s g e o me t r y a n g le p a r a me t e r s h a v e a g r e a t imp a ct o n t o o l p e r f o r ma n ce an d l if e s o i t is v e r y i mp o r t ant t o me a s u r e a s t a n d a r d t wi s t d r il l s g e o me t r y a n gle p a r a me t e r s a ccu r a t e l y T h e t r a d i t io n a l g e o me t r y pa r a me t e r s are g e n e r a ll y ca l cul a t e d b y h a n d i s r e l a t iv e l y co mpl i c a t e d Thi s pa pe r pr e s e n t s a me a s u r e me t h o d o f ci r cu mf e r e n ce r e li e f a n gl e a n d ma in r a k e a n gl e b a s e d o n t h r e e d i me n s i o n a l s i mu la t io n mo d e l t h e me t h o d i s a s f o ll o ws Fi r s t s i mu l a t e d t h e s t a n d a r d t wi s t d r il l S t h r e e d ime ns i o n a l mo d e l a n d ma ke i t para me t e r i z a t i o n t h e n u s i n g P R O E t o cr e a t e a me a s u r e mo d e l wh ich co u l d me a s u r e ci r cu mf e r e n ce r e l ie f a n gle and ma i n r ake ang le i n t h e co r r e s po n d i n g s t r uct u r a l pa r a me t e r s At l a s t f r o m PRO E S pr o gra mmin g f un ct i o n t o cr e a t e a s i mpl e i n t e r r a ce t o i npu t t h e p a r a me t e r s By us i n g t h e t h e o r e t i ca l v a lu e ca l cu la t e d i n co mp a r is o n wi t h t h e s o f t wa r e me as u r e v a l u e t he e r r o r is v e ry s ma l l pr o o f t h a t t h i s s imu la t io n mo d e l t h a t h a s s o me pr a ct i ca l s i g n ifi can ce Ke y wo r ds t h r e e d i me n s io n a l me a s u r e me n t PRO E p a r a me t r ic O 引 言 由于计 算 机及 微 处理 机 的 愈来 愈广 泛 的 应用 使 得 计算机对 钻头进 行数学 分 析成 为可 能 三 维软 件 的 产生 给机械设计带来了革命性 的发展 现已应用在机 械设计及分析的方方面面 用三维软件对麻花钻进 行设计 分析也 成为对 麻花钻 研究 的重 点 之一 麻花 钻 的几何 角度在 切 削过 程 中起 着 至 关 重要 的地 位 它 直 接影 响加 工 的产 品质 量 和精 度 麻 花 钻 的切 削性 能及 刀具的使用寿命 因此对麻花钻角度的测量具有十分 重要 的 意 义 传 统 的 手 工 计 算 角 度 既 费 时 也 不 直 观 所 以建立 一种可 以直观且 快捷 的测 量 出麻 花钻 角度 的三 维 仿 真模 型 是 很 有 必 要 的 本 文 所 使 用 的 P R O E三维仿 真软件 具 有参 数 化设 计 功 能 并 且 可 以 创建出测量角度的仿真模型 所 以本文所创建的仿 真测量模型是建立在 P R O E三维仿真软件上的 l 基于 P RO E的标准麻花钻 三维仿真 本 文所创 建 的标 准麻 花钻 的三 维仿 真 模 型具有 9 个参数 分别为 麻花钻直径 D 半钻厚 R C 螺旋角 收 稿 日期 2 0 0 9 1 2 3 O 作者简介 李 明颖 1 9 7 2 一 女 吉林人 大连工业大学机械学院副 教授 大连理 工大学博 士 研究方 向为高效切削 技术与刀具技 术 E m a i l limy d lp u e d u C l q 68 控 制与检测 组合机床与自 动化加工技术 切 除其上 面 形成最 后实体 如 图 7 c 所 示 f a 锥面 h 旋转 c 切除实体 图 7 麻 花钻 锥 面 的 形 成 旋 转 切 除 实 体 2 编 写 P Ro E参数输入界面 完成标 准麻 花钻三 维仿 真模 型后 再 在 P R O E中 编 写参数输 入界 面程序 程序 在工 具栏 的工具 一 程序 中编 写 程序如下 I NPUT D NUM BER 请输入麻花钻直径 RC NUMBER 请输入麻花钻半 钻厚 8 NUMBE R 请输入麻花钻螺旋角 8 NUMBE R 请输入麻花钻半锋角 L NUM BER 请输入麻花钻刃带高度 Ll NUM BER 请 输 入 麻 花 钻 刃 带 宽度 I 2 NUM BER 请输入圆锥顶点 到麻花钻顶点的距 离 NUM BER 请输入半圆锥角 仅 NUM BER 请输入麻花钻后角 END I NPUT 编完 程序后 就 可 以在 打 开 P R O E后 通 过界 面输 入 麻花钻 参数 如 图 8所示 7 0 图 8 参 数 输入 界 面 3 标准麻花钻直线 刃角度的测量 1 直线 刃圆周后 角 的测量 在直线刃上任取一点 A 再 在经过 A点且与麻 花钻 轴线垂直的平面内 绘制一个圆心在麻花钻轴线上且通 过点 的圆 1 然后将这个 圆投影 到麻花钻 的后 刀面上 得到投影 曲线 2 这样圆 l 与投影 曲线 2 之间的夹角就是 所 要求的直线 刃圆周后角 如 图 9 所示 最后建立此圆周 后 角的分析特征 A N A L Y S I S A N G L E 一 1 如 图 l0 所 示 图 9 圆 周 后 角 的创 建 图 1 0 创 建 圆 周 后 角 的分 析 特 征 2 直线 刃 主前角 的测 量 在直 线刃上 任取一 点 A 再在 经过 A点 和麻 花钻轴 线 做一 个 基准 面 1 基 面 将直 线 刃投 影 到基 准 面上 得 到投影 线 B 然后 作 一个经 过 A点 且垂直投 影线 B的 基准 面 2 主 剖 面 作 出主剖 面 与麻 花 钻前 刀 面 的交 线 1和与基面的交线 2 这样这两条交线的夹角即为所 求 的 主 前 角 如 图 1 1 并 建 立 此 前 角 的 分 析 特 征 ANAL YSI S ANGLE一2 如图 l2所 示 图 1 1 主 前 角 的 创 建 图1 2 创建主前角的分析特征 下转第7 5页 2 0 1 0 年第3 期 工艺与装备 式 中 加 速转 矩 N m r m 摩 擦 转矩 N IT I 在停 止期 间 的静 摩擦 转 矩 N m 加减 速 时间 l s6 0 r上 5 匀速 时 问 V 一3 0 6 0 6 6 2一 一 一 f 一 结合上料传动时间确定 的工艺节拍周期 3 s 周期 等 待时 间 t 3 t 0 2t l t 2 0 1 4s 加速 力矩 Ta N m 一 uo 一 T a T m 1 T m 2 T a T m t l T o 1 r n 1 S f 0 可见 T r m s 7 0 1 N IT I 1 2 N I n T 满 足 电机连 续 运 转和频繁加减速 要求 电机不会 过热 保证 正常工作 由以上负载转矩及负载惯量 的计算可知 选择西 门子 1 F K 7 1 0 0系列伺服进 给电机 可 满足 惯量 匹配 短 时加 速 和连续工作 的要求 能够很好地保证伺服进给的精度 4 结束语 在数控机床 的设计过程 中 伺 服电机的选择是否 合 理 直接影 响 到 加工 精 度 和使 用 性 能 具有 十分 重 要 的作用 通 过 上述计 算倒 立式 车 削 中心 负载 转矩 和 负 载惯 量 可 以为 倒 立式 车 削 中 心选 择 伺 服 主 轴 和 进 给 电机 提供 很好 的理 论依 据 这种 计 算选 择 模式 也 可 以广泛应 用 于其 它机 床设计 和数 控 系统改 造升级 参考文献 1 张曙 陆启 建 倒 置式 复合加工 系统 J 航 空制 造技术 2 0 0 8 5 5 6 5 7 2 李洪 实 用机床 设计 手册 M 沈 阳 辽 宁科 学技 术 出版 社 1 9 9 9 3 魏胜 王明友 三菱 数控 系统 中交 流伺服 电机的选择 J 深圳职业技术学院学报 2 0 0 7 1 1 1 1 3 4 张世杰 数控机床研发设计 生产新 工艺新 技术与 国内外数 控 机床安全操作及故 障检修 实用手 册 M 北 京 机械工 业 出版 社 2 0 0 7 5 刘文化 HM C 6 3 A卧式加 工 中心机床 结构 总体 设计 D 成 都 西 南 交 通 大 学 2 0 0 7 6 机 床设 计手册 编写组 机床设 计手册 M 北京 机械工 业 出版 社 1 9 8 6 7 西 门子 中国 有限责任公 司 M 西 门子用户手册 2 0 0 8 8 张培彦 李 敏 周鹏 浅谈 在数控 机床设计 中伺服 电机的选 择 J 中国科技信息 2 0 0 8 I 1 3 7 3 9 编辑李秀敏 上接 第 7 0页 标 准麻 花钻直 线 刃主前 角理 论计 算公 式 S In n 11 2r t a t a k a r ct a n t a n l co s A A i f 一 1 r 其 中 一 直线 刃上选 定点 的螺旋 角 一 直线 刃上 选定 点 的主偏 角 A 一 直 线刃 上选 定点 的端 面刃倾 角 r 一 直 线刃 上选定 点 的半 径 为 了验 证此 测量 模型 的精 确性 在 直线 刃上 取 了 8 个点 分别 计算 出各 主前角 的理 论 值 并 与相对 应 的测 量值进 行 比较 设 麻花 钻参 数 为麻 花钻 直 径 D 4 0 半钻厚 R C 2 螺旋角卢 3 0 半锋角卢 1 5 9 其 结果 如表 1所示 表 1 理论值和测量值 比 误 差在 一个 比较 小 的 范 围 内 要 想 提 高 精 度 可 以 再增 加主 切削 刃上 螺旋 线 的个数 4 结 束 语 通 过 上 述 本 文 所 创 建 的 三维 仿 真 模 型 能够 把 测 量角度 的误 差控 制 在 很 小 的范 围 内 可 以应 用 在 实 际 生产测 量 中 本 仿真 软件 优点 在 于既 可 以直 观 的看 出 标 准麻 花钻 的结 构 形 状 也 可 以在 麻 花 钻 的不 同结 构 参 数下 快速 测量 出直 线 主切 削刃 上 的各 角度 值 可 以 有 效 的替代 传统 的手 工计算 提高