自动编程技术提高滚刀加工效率的应用

杨彦涛，陈小静，曹永娣

（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

自动编程技术提高滚刀加工效率的应用

杨彦涛，陈小静，曹永娣

（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

针对不同型号环面蜗轮加工中滚刀不通用，滚刀设计计算和绘图繁琐效率低的问题，基于VB开发了一套环面蜗轮加工用滚刀的软件。设计了系统主界面，分析了环面蜗轮滚刀的参数化绘图步骤，测试了软件的正确性和实用性。

VB；二次开发；环面蜗轮滚刀；自动编程；系统主界面；参数化绘图

0　引言

环面蜗杆副是机械传动的基础件，由于其具有多齿啮合、瞬时双线接触、综合曲率半径大、接触线与相对滑动速度夹角大等特点，具有承载能力大、易自动润滑、传动效率高、使用寿命长等优点，被广泛应用于重载场合，如轧钢机的压下装置、矿山机械等重型机械中均有应用［1］。由于环面蜗杆的制造工艺较复杂，滚刀设计制造难度大，一般的工厂难以掌握其加工技术，致使滚刀废品率比较高，环面蜗杆设计困难。由于平面包络环面蜗杆副的几何参数没能实现标准化，各家采用自己的设计方法，产品和滚刀也没有通用性。当客户需要一种型号的环面蜗杆副时，都要重新设计一把滚刀，使单个产品的制造成本很高。另外，滚刀质量的好坏对熟练技术工人的依赖程度高［2］。针对这些问题，笔者基于VB开发了一套针对环面蜗轮加工用滚刀的软件，只要输入环面蜗杆副的基本参数，软件就能自动计算出滚刀的相关参数，并调用Auto CAD绘制出滚刀的二维加工图形，从而提高滚刀加工效率。

图1　系统登录界面Fig.1 System login interface

1　系统主界面的开发

Visual Basic 6.0是一种可视化编程工具，它提供了大量的对象以供使用，而且程序员可以根据需要建立自己的类和对象，具有较好的面向对象特性，有利于系统程序的编写［3］。

本系统图形用户界面采用事件驱动机制，以窗口、菜单、对话框、图标等为主要元素。用户在界面上通过鼠标、键盘对系统发出指令，指令所代表的事件驱动相应的功能程序，并将处理结果提供给用户。因此，在整个工作过程中，用户所接触的只是友好、美观的图形用户界面，系统在后台进行。用户界面作为系统和用户的接口，对系统有重要的影响。系统登录界面如图1所示，主菜单界面如图2所示，基本参数输入窗口如图3所示，一轮蜗杆副主要参数表如图4所示。

图2　系统主菜单Fig.2 System main m enu

图3　基本参数输入窗口Fig.3 Basic parameter input window

2　环面蜗轮滚刀的参数化绘图

参数化绘图是指通过一系列的参数运算，将参数传递给程序中的绘图指令，并通过对绘图软件的操作，来实现自动绘制目标图形的一种方法［4］。

2.1图层的设置

2.1.1创建并命名图层

新建一个图形文件时，系统会自动创建一个名为“0”的图层。用Add方法可以创建新的图层，同时给它一个命名。其程序代码如下：

2.1.2设置当前图层

当有几个图层时，总是在激活的当前图层上绘图，若未指定当前图层，将在默认的0图层上绘制图形。文档对象的ActiveLayer属性可以将某图层设置为当前图层。

2.1.3开关图层

将图层的LayerOn属性设置为False（Clayer.LayerOn＝False），关闭图层，设置为True（Clayer.LayerOn＝True），打开图层。

2.1.4冰冻和解冻图层

将图层的Freeze属性设置为True（Dlayer.Freeze＝True），将冻结图层，设置为False（Dlayer.Freeze＝False），将解冻图层。

2.1.5锁住和开锁图层

将图层的Lock属性设置为True（Elayer.Lock＝True），将锁住图层，设置为False（Elayer.Lock＝False），可将图层开锁。

2.1.6删除图层

图4　环面蜗杆副主要参数表Fig.4 Torus worm gear pair main parameter

用Delete方法可以删除图层。但是，当前图层和0图层不能被删除，包含有对象的图层也不能被删除，只能删除空图层。删除图层的代码为：

object.Delete

object：图层对象。

2.2线型

制图标准规定，不同意义的线段需要用不同的线型来描述。在绘图之前，预先设置线型，就可以做到这一点。Linetype为线型对象，是线型集合的成员，通过破折号、点和空格的不同组合，形成不同的线型。对于每一个图形文件，系统均自动创建了3个线型对象：BYLAYER（随层），BYBLOCK（随块）和CONTINUOUS（默认值）。要设置线型，首先要用Linetypes对象的Load方法装载线型，然后用Documents对象的ActiveLinetype属性将已经装载的线型设置为当前线型。

已经装载了的线型不能再次装载，否则要出现错误并退出程序。所以，应该在程序前加上错误处理语句来避免程序退出，即

2.3选择绘图指令

如图5所示，在主菜单下单击“绘制二维CAD图”按钮，执行以下程序命令，实现打开AutoCAD。

图5　主菜单窗体Fig.5 M ain menu w indow

2.4图形的绘制结果

选择蜗轮滚刀零件图，执行零件图绘制命令，得到如图6所示结果。

3　软件验证

将图6应用于实际平面二次包络环面蜗杆副实际加工过程中，以中心距为315mm的某型号实际平面二次包络环面蜗杆副为例，在软件主菜单中输入蜗杆副的主要参数，得到蜗杆的零件图，并将图形保存为dxf格式。然后，利用软盘将图形导入电火花线切割机床，用于加工蜗轮滚刀。滚刀加工过程和产品如图7～图9所示。

经过实际测量之后，加工出来的滚刀完全达到设计要求。这证明了该软件的正确性和实用性。另外，滚刀的加工效率比人工计算、绘图再加工提高了3倍。

图6　蜗轮滚刀零件图Fig.6 W orm gear hob part

图7　电火花线切割机床的控制柜Fig.7 W ire－cut EDM machine control cabinet

图8　蜗轮滚刀的加工过程Fig.8 W orm gear hob machining process

图9　线切割加工出来的滚刀Fig.9 The hob processed by wire－electrode cutting

4　结语

针对环面蜗轮滚刀加工过程中存在的加工效率低，生产成本高问题，基于VB开发了一套针对环面蜗轮加工用滚刀的软件，成功解决了自动计算滚刀相关参数和VB及CAD的接口问题。本软件利用参数传递完成了蜗轮滚刀的二维工程图的自动生成，减少了滚刀尺寸计算过程中人为因素的影响。将工程图导入线切割机床，加工出蜗轮滚刀，用于环面蜗轮的实际生产，缩短研制周期，节约制造成本，降低了环面蜗轮的生产成本，大大提高了滚刀的加工效率。

［1］王树人.新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究［J］.天津大学学报，1995（4）：464－468.

［2］周良镛，环面蜗杆修型原理及制造技术［M］.北京：国防科技大学出版社，2005：5－6.

［3］徐光明，麦范金.基于AutoCAD的参数化三维建模与加工仿真［J］.机械设计与制造，2005（8）：71－72.

［4］喻畅，邱长华.VB自动化技术在CAD二次开发中的应用［J］.应用科技，2001（4）：9－11.

[责任编辑胡修池]

TH122

B

1008-486X（2016）02-0045-03

2015-11-23

黄河水利职业技术学院科研基金项目：自动编程技术在提高滚刀加工效率方面的应用研究（2013QNKY017）。

杨彦涛（1983-），男，河南开封人，讲师，硕士，主要从机械设计及制造专业的教学和研究工作。