在机械传动中,螺纹的应用十分广泛,尤其是在数控设备上更是大量使用滚珠丝杠。对这些螺纹零件,采用CAD/CAM技术进行设计与制造是离不开仿真技术的,本文主要介绍的是基于AutoCAD平台,利用VLISP编程,根据螺纹加工原理、三维实体造型和对象布尔运算等实现螺纹加工三维动态仿真技术。
一、基圆柱体造型
根据国标(GB196—81)规定,三角螺纹的基本尺寸有外径D、中径D2、内径D1、螺距P、基本三角形高度H和牙形角60°。按有关规定,滚珠丝杠公称直径为D,长度为L,滚珠直径为db。将基圆柱体的直径取为D,长度取设计值L,则程序代码如下:
(setq d (getreal"\n请输入螺纹外径:")
l (getreal"\n请输入螺纹长度:")
)
(command "cylinder" (list 0 0 -1) "d" d (* -1 l ) );画圆柱体
二、切削刀具造型
螺纹加工常用车削、铣削等加工方法,下面仅以车削三角螺纹和铣削滚珠丝杠为例来说明。
1. 三角螺纹车刀简化模型
零前角螺纹车刀的创建,如图1所示其代码如下:
图1 车刀多边形
(setq p1 (list 0 0 0));设当前坐标原点为P1
(setq p2 (polar p1 0 (/ p 4)))
(setq p3 (polar p2 (/ pi 3 -1) (* 5 h)))
(setq p4 (polar p3 (/ pi 2 -1) 10))
(setq p5 (polar p4 pi (+ (/ p 4)(* 5 h))))
(setq p6 (polar p5 (/ pi 2) 10))
;定义车刀多边形p1 p2 p3 p4 p5 p6点的相对坐标
(command "pline" p1 p2 p3 p4 p5 p6 "c" "") ;用多段线形成封闭多边形
(command "extrude" "l" "" -5 "");拉伸形成车刀模型
(setq e1 (entlast));返回图元名
(command "move" e1 "" "0,0,0" (list (/ p 2 -1) (/ d1 2 -1) 2.5));移动到起刀点
2. 滚珠丝杠圆盘铣刀简化模型
圆盘铣刀是根据丝杠螺纹槽的法剖面廓形而创建的成形铣刀,为简化计算可用轴向剖面廓形代替,主要代码如下:
(setq db (getreal"\n请输入滚珠直径:"));定义铣刀截面多边形各节点P11、P12、P13、P14,如图2所示