刀具螺旋槽磨削接触线的几何求解及其在三维建模中的应用

曾 滔 刘战强 左小陈 罗 胜

(①山东大学机械工程学院，山东 济南 250100；②株洲钻石切削刀具股份有限公司，湖南 株洲 412007)

刀具三维建模是刀具数字化设计技术的一项重要内容，螺旋槽是旋转类整体刀具的共有特征，精确地建立螺旋槽的三维实体模型对于提高刀具设计开发效率具有重要意义。

螺旋槽结构设计与磨削加工中，有一条重要的特征线称为磨削接触线，它是砂轮作螺旋运动时，任意时刻砂轮与螺旋槽之间的瞬时相切线。接触线绕砂轮轴线旋转，得到砂轮的外圆周面；绕刀具轴线作螺旋运动，得到刀具螺旋槽。由于接触线同时具备砂轮和螺旋槽的特征信息，如果能求解出螺旋槽磨削接触线，在三维设计软件中将其绕刀具轴线作螺旋运动，便可精确建立螺旋槽的三维实体模型。

目前建立刀具螺旋槽三维模型的方法主要有3种。一是“截面扫掠法”，即利用三维设计软件的“扫掠”功能，将螺旋槽横截面轮廓沿指定螺旋线扫掠生产螺旋槽[1-2]。这种方法原理和操作都非常简单，应用非常普遍，但最大的问题是螺旋槽的截面轮廓通常仅用3个设计参数进行描述，与实际产品的截面轮廓存在一定误差，而且螺旋槽槽尾即砂轮退刀处无法实现精准建模，故建模的精度不高。二是“实体切除法”，即利用某些三维设计软件(如SolidWorks)中的特定功能，使砂轮实体沿指定路径作螺旋运动形成包络体，然后与刀体作布尔减运算形成螺旋槽[3-4]。这种方法操作简单，但对三维设计软件的功能有限制，具有一定局限性，而且计算量较大。……