基于

UG

的零误差圆体成形车刀设计

1 

引言

在切削加工中广泛使用的成形车刀是用于加工回转体成形表面的专用刀

具。成形车刀可保证稳定的加工质量，生产效率高、可多次重磨、刀具寿命

长。成形车刀的切削刃形状是根据被加工回转体的表面廓形设计的，传统的图

解法和计算法在设计精度和效率上很难令人满意。近年来出现了一些采用交互

设计方式的成形车刀

CAD

系统，在一定程度上提高了设计效率，但由于在刀具

廓形设计时仍然是以直线或圆弧近似替代廓形曲线，因此存在一定的廓形误差

;

此外，有些成形车刀

CAD

系统尚未实现参数化设计

. 

为了进一步提高设计精度，实现参数化设计，缩短设计周期，作者基于

Windows XP

和

UG

二次开发平台，以

Microsoft Visual Studio. NE7

，为开发

环境，开发了高精度圆体成形车刀设计系统。该系统成功解决了传统设计中的

"

双曲线误差

"

问题，实现了

"

零误差

"

设计精度，并且大大提高了设计效率，用户

只需进行简单操作，即可实现圆体成形车刀的自动设计。

2

系统开发平台及运行环境

UG

设计软件提供了良好的二次开发环境，包括供用户定制菜单的

UG/OPEN 

MenuScript

供用户制作

UG

风格对话框界面的设计模块

UG/OPENU1Styler

和供

用户进行功能开发的

UG/OPEN API

等。作者在成形车刀设计系统的开发中，综

合运用了

UG

的各种工具模块、

CAD/CAM

技术以及参数化设计技术。成形车刀应

用程序编译后生成动态链接库文件

(*.dll)

，内嵌在

UG

中，在

UG

软件启动时自

动加载到

UG

运行环境中，成为

UG

的一部分，直接控制

UG

的操作行为，运行结

果直接在

UG

界面的图形窗口显示

;

用户操作界面采用中文交互式操作，简捷直

观，操作方便，具有良好的人机交互性和可扩充性。

3

圆体成形车刀设计的关键技术

3.1 "

零误差

"

截形法

根据成形车刀设计理论，可得出如下结论

:

前刀面截取工件回转面，其

截交线为刀刃廓形。将刀刃廓形绕刀具轴心线旋转，即可获得刀具成形回转

面。刀具成形回转面沿后刀面的法面取剖面，即可获得所求的刀具廓形。由于

开发的成形车刀设计系统采用了基准面与工件实体相截交的方法，因而消除了

按传统方法设计的成形车刀在加工时产生的双曲线误差，即该系统设计的圆体

成形车刀不会产生任何加工误差，而最终车刀工作图上的误差仅为

UG

软件本身

的误差，由于

UG

为高端三维设计软件，其自身误差极小，可忽略不计。

3.2

最小半径控制点理论