Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 47 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ УДК 621.923.6 + 004.056 3D-МОДЕЛЬ ЧЕРВЯЧНОЙ ФРЕЗЫ А.Л. ХЕЙФЕЦ , канд. техн. наук, доцент ( ЮУрГУ, г. Челябинск ) Получена 15 июня 2013 года Рецензирование 26 августа 2013 года Принята к печати 5 сентября 2013 года Хейфец А.Л. – 454080, Челябинск, пр. Ленина , 76. Южно-Уральский государственный университет, e-mail: heifets@yandex.ru Разработан алгоритм построения геометрически точной реалистичной компьютерной 3D-модели червячной затыло- ванной фрезы. Модель предназначена на роль компьютерного шаблона для контроля точности изготовления фрезы. Ал- горитм воспроизводит технологический процесс изготовления фрезы. Модель позволяет построить шаблоны для всех стандартных затылованных фрез при варьировании 25–30 параметров, а также отобразить технологические особенно- сти изготовления фрез. Воспроизводит все известные формы поверхности зуба. Позволяет исследовать геометрические свойства фрез. Погрешность модели не превышает 10 -5 . Приведен пример исследования формы впадины фрезеруемого зубчатого колеса. Модель создана на языке AutoLisp применительно к пакету AutoCAD. Ключевые слова: 3D-компьютерное геометрическое моделирование, затылованные фрезы, контроль параметров, компьютерный шаблон, программирование, AutoCAD, AutoLisp. Введение Современные средства 3D-компьютерного моде- лирования позволяют создавать геометрически точ- ные реалистичные модели [1], которые используют- ся, в частности, в качестве компьютерных шаблонов при изготовлении и контроле деталей сложной фор- мы [2, 3]. Примером детали сложной формы является чер- вячная затылованная фреза. Как объект моделиро- вания, она характеризуется большим количеством геометрических расчетов и параметров [4–6], а так- же сложных и трудоемких при “ручной” реализации 3D-построений. Поэтому основной вариант создания и исследования таких моделей – программная реали- зация. В известных работах по автоматизации проек- тирования фрез [7–9] компьютерные 3D-модели применяются лишь для иллюстративных целей, не предназначены на роль компьютерных шабло- нов, не приведена оценка их геометрической точ- ности. Цель работы: создание алгоритма и программы автоматизации построения 3D-модели червячной за- тылованной фрезы как компьютерного шаблона для контроля точности изготовления. Теория Модель разработана применительно к пакету Au- toCAD. Все геометрические расчеты и построения выполнены в автоматическом режиме программны- ми средствами языка AutoLisp. В качестве иллюстра- тивного примера (рис. 1, а ) рассматривается модель фрезы № 2510-4223 [4], имеющая модуль m = 10. Сложность модели фрезы связана с воспроизве- дением двух ее основных конструктивных элементов: продольных винтовых стружечных канавок (рис. 1, б , поз. 1 ) и боковой поверхности зубьев. Поверхность зуба создается технологическим процессом “затыло- вания” [6, 9] и содержит две области. Область 1-го затылования (рис. 1, в , поз. 3 ) имеет постоянный профиль, который перемещается по винтовой линии (гелисе) фрезы и смещается к ее оси фрезы по спи- рали Архимеда. Режущая кромка (рис. 1, в , поз. 2 ) является линией пересечения канавки и поверхности зуба. Область 2-го затылования (поз. 4 ) может иметь различную кинематику формирования, определяе- мую производителем. Далее в иллюстрациях прини- маем, что алгоритм ее построения тот же, что и по- верхности первой области. Весьма сложным и также зависящим от произ- водителя является алгоритм построения неполных