硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化建模研究

潘俊浩,卓勇,連云崧,張祥雷

(廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院, 361005, 福建廈門(mén))

?

硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化建模研究

潘俊浩,卓勇,連云崧,張祥雷

(廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院, 361005, 福建廈門(mén))

針對(duì)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸多、建模難度大的問(wèn)題,進(jìn)行三維參數(shù)化建模,在UG軟件中建立了三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。按照設(shè)計(jì)參數(shù),首先將端刃截形沿螺旋線掃掠,生成內(nèi)冷鉆頭的螺旋槽模型。其次,與傳統(tǒng)麻花鉆的鉆尖僅包含單曲面或雙曲面不同,內(nèi)冷鉆頭的鉆尖包含了第一后刀面、第二后刀面等多個(gè)曲面;根據(jù)端刃第一后角、第二后角、Gash角等具體參數(shù),建立了第一后刀面、第二后刀面、Gash面等鉆尖曲面的模型。在細(xì)節(jié)處理部分,由于退刀槽由光滑曲面過(guò)渡銜接而成,難以通過(guò)數(shù)學(xué)模型的方式進(jìn)行建模,因此利用UG強(qiáng)大的曲面造型功能,使用橋接曲線、網(wǎng)格曲面等操作,生成了過(guò)渡自然的退刀槽模型。運(yùn)行實(shí)例表明,硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需要快速完成三維模型的建立,生成的模型準(zhǔn)確描述了螺旋角、端刃后角、Gash角等關(guān)鍵參數(shù),在退刀槽等細(xì)節(jié)部位過(guò)渡自然,實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維模型的精確表達(dá)。

硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭;數(shù)學(xué)模型;參數(shù)化建模;二次開(kāi)發(fā)

內(nèi)冷鉆頭的研究在日本、德國(guó)、瑞典等西方發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家取得了成功,但我國(guó)對(duì)于內(nèi)冷鉆頭的研究仍處于起步階段[1]。內(nèi)冷鉆頭包含了大量的復(fù)雜曲線和復(fù)雜曲面,傳統(tǒng)的手工繪圖設(shè)計(jì)過(guò)程中需要很多的計(jì)算,工作量大,且模型修改困難,不利于產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。使用CAD軟件進(jìn)行交互式設(shè)計(jì),只是將畫(huà)圖環(huán)境從紙上轉(zhuǎn)移到了計(jì)算機(jī)上,并不能提高設(shè)計(jì)的效率。因此,建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型對(duì)內(nèi)冷鉆頭的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述并應(yīng)用于三維參數(shù)化建模具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型和三維模型的精度是制約硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭設(shè)計(jì)效率的主要因素。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)內(nèi)冷鉆頭或麻花鉆頭的數(shù)學(xué)模型及三維參數(shù)化建模做了大量的研究。文獻(xiàn)[2]提出了一個(gè)通用的數(shù)學(xué)模型,用以描述包括錐形鉆頭、雙曲面鉆頭、橢球鉆頭等不同類(lèi)型鉆頭的鉆尖,但這個(gè)模型因?yàn)獒槍?duì)的是普通的麻花鉆頭,不適用于目前的內(nèi)冷鉆頭。文獻(xiàn)[3]建立了直線刃的圓錐面刃磨法數(shù)學(xué)模型,并給出了刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆所需的工藝參數(shù)。刃磨方法是國(guó)內(nèi)學(xué)者在進(jìn)行麻花鉆頭鉆尖三維建模時(shí)使用最廣泛的方法。文獻(xiàn)[4-6]對(duì)麻花鉆的鉆尖幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化,減小了麻花鉆鉆尖在鉆削時(shí)的推力和轉(zhuǎn)矩。文獻(xiàn)[7-11]介紹了在大型三維軟件(如UG、Pro/E)中建立內(nèi)冷鉆頭或麻花鉆頭的三維模型,通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的形式控制模型的變化,但建立的模型在退刀槽等細(xì)節(jié)部位的過(guò)渡不夠自然,不能做到三維模型的精確表達(dá)。

雖然針對(duì)內(nèi)冷鉆頭或麻花鉆頭的數(shù)學(xué)模型已做了大量的研究,但是涉及鉆尖部位的建模多是采用文獻(xiàn)[3]介紹的圓錐面刃磨法。這種方法適合標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆頭,由于內(nèi)冷鉆頭鉆尖部分結(jié)構(gòu)和普通麻花鉆不同,該方法并不適用于內(nèi)冷鉆頭的設(shè)計(jì)。目前在鉆頭的細(xì)節(jié)處理方面,退刀槽部位的建模研究較少,過(guò)渡大都不夠自然。

硬質(zhì)合金是內(nèi)冷鉆頭普遍采用的材料,對(duì)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭進(jìn)行研究具有一定的代表性。因此,本文以硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭為研究對(duì)象,針對(duì)上述問(wèn)題,分析其幾何結(jié)構(gòu),研究適用于硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的鉆尖模型,建立了精確的硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭數(shù)學(xué)模型;運(yùn)用UG軟件,基于二次開(kāi)發(fā)技術(shù),在程序中實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化精確建模,生成的模型符合設(shè)計(jì)參數(shù),保證了結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性,可有效應(yīng)用于后續(xù)的加工仿真及工藝設(shè)計(jì)。

1 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭基本結(jié)構(gòu)

全面了解硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的基本結(jié)構(gòu)是進(jìn)行精確建模的基礎(chǔ)。硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)麻花鉆頭相比,由于存在冷卻孔,大大提高了冷卻效率。為適應(yīng)高硬材料的鉆削,硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的鉆尖部分結(jié)構(gòu)需要在傳統(tǒng)麻花鉆的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭主要由鉆尖、導(dǎo)屑槽、螺旋槽、退刀槽、刀柄、冷卻孔等6部分組成,具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。下面對(duì)鉆尖和退刀槽部分進(jìn)行介紹。

圖1 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭結(jié)構(gòu)圖

鉆尖在鉆削時(shí)需要承受絕大部分的推力和扭矩,它的結(jié)構(gòu)在很大程度上影響鉆頭使用時(shí)工件的加工質(zhì)量和鉆頭自身壽命,是其最重要的組成部分,如圖2所示。與傳統(tǒng)麻花鉆的鉆尖僅包含單曲面或雙曲面組合不同,內(nèi)冷鉆頭鉆尖部分包含了多個(gè)曲面,包括前刀面、螺旋面后刀面、第一后刀面、第二后刀面、Gash面、螺旋面中間曲面等。冷卻孔呈螺旋狀延伸并且貫穿鉆身,在鉆尖部分與Gash面和第二后刀面相交。

退刀槽是螺旋槽面與鉆頭外表面的過(guò)渡曲面,主要用于加工時(shí)切屑的排出,可以提高加工孔表面質(zhì)量以及加工效率。退刀槽的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,由多個(gè)曲面銜接而成,難以建立完整的數(shù)學(xué)模型。

圖2 鉆尖結(jié)構(gòu)圖

2 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭數(shù)學(xué)建模

2.1 螺旋槽截形的數(shù)學(xué)建模

螺旋槽是鉆頭十分重要的部分,它與后刀面的交線構(gòu)成主切削刃,因此直接影響主切削刃的形狀和鉆頭的切削性能。鉆削時(shí),螺旋槽提供排屑空間,它的形狀和大小影響切屑排出的流暢性[12]。

用垂直于鉆頭軸線的平面截取硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的工作部分,得到螺旋槽的周刃截形(略去冷卻孔),如圖3所示。圖中AB段為鉆刃曲線,BC段為槽底曲線,CD段為鉆背曲線,DE段為刃帶曲線,EF段為橫刃曲線。表1給出了周刃截形已知參數(shù)。

圖3 螺旋槽周刃截形

周刃基本參數(shù)變量符號(hào)鉆頭半徑R槽深C半鉆芯厚度r螺旋角β鉆尖頂角θ刃帶高度c刃帶寬度f(wàn)

由文獻(xiàn)[13]可得AB段鉆刃曲線的參數(shù)方程為

(1)

當(dāng)u取(R2-r2)1/2/b時(shí),代入式(1),可以得到A點(diǎn)的坐標(biāo)A(xA,yA),同時(shí)易得B點(diǎn)的坐標(biāo)B(xB,yB)=(r,0)。F點(diǎn)與A點(diǎn)關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng),可得F點(diǎn)的坐標(biāo)F(-xA,-yA)。

BC段為槽底曲線,主要用于鉆削過(guò)程中排出產(chǎn)生的廢屑,對(duì)于精度的要求不高,可以為一段圓弧

(2)

CD段鉆背曲線不涉及切削,也為一段圓弧,易得參數(shù)方程如下

(3)

聯(lián)立式(2)、式(3),可得C點(diǎn)坐標(biāo)C(xC,yC)

(4)

(5)

(6)

DE段長(zhǎng)度為刃帶高c,得到D點(diǎn)坐標(biāo)D(xD,yD)為

(7)

至此,A～F點(diǎn)的坐標(biāo)已全部求出。

2.2 螺旋線的數(shù)學(xué)建模

硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的螺旋槽屬于螺旋面結(jié)構(gòu),由母線和螺旋線構(gòu)成:母線沿著螺旋線移動(dòng),生成刀具的螺旋面刀刃,即螺旋刃結(jié)構(gòu)。螺旋線的示意圖見(jiàn)圖4。

內(nèi)冷鉆頭螺旋刃為等螺旋角螺旋刃,因此等螺旋角圓柱螺旋線的表達(dá)式為

(8)

式中:φ為起始角;θ為變化系數(shù);P為螺旋槽導(dǎo)程。

圖4 螺旋線示意圖

2.3 鉆尖的數(shù)學(xué)建模

鉆尖是鉆頭最重要的部分,該部分的設(shè)計(jì)需要保證端刃第一后角、第二后角等參數(shù)。其中,端刃前刀面在生成螺旋槽時(shí)已經(jīng)形成,這里不再贅述。表2列出了鉆尖數(shù)學(xué)建模中的已知參數(shù)。

表2 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭鉆尖部分參數(shù)表

2.3.1 第一后刀面的數(shù)學(xué)建模 如圖5所示,建立相應(yīng)坐標(biāo)系。鉆頭的第一后刀面由兩條在原點(diǎn)相交的直線確定,一條直線由端刃第一后角確定,另一條直線為鉆尖的對(duì)稱(chēng)軸線。

圖5 端刃后角示意圖

鉆尖對(duì)稱(chēng)軸線在yoz平面內(nèi),由鉆尖頂角確定,具體的參數(shù)表達(dá)式為

(9)

式中:l1為鉆尖對(duì)稱(chēng)軸線的長(zhǎng)度變化系數(shù)。

第一后刀面直線由端刃第一后角確定,其參數(shù)表達(dá)式為

(10)

式中:l2為第一后刀面直線的長(zhǎng)度變化系數(shù)。

2.3.2 第二后刀面的數(shù)學(xué)建模 第二后刀面的建模方法和第一后刀面類(lèi)似,由第二后刀面直線和第一后刀面直線確定。其中,第二后刀面直線的參數(shù)表達(dá)式為

(11)

式中:l3為第二后刀面直線的長(zhǎng)度變化系數(shù)。

2.3.3 Gash面的數(shù)學(xué)建模 Gash面的建模需要建立相應(yīng)的截面曲線,保證Gash面夾角的準(zhǔn)確性。圖6為截形曲線的示意圖。

圖6 Gash面截形示意圖

為了保證在UG中進(jìn)行布爾運(yùn)算時(shí)截形能夠完全和圓柱毛坯體進(jìn)行修剪,將B1點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)置為B1(xB1,yB1,zB1)=(-(R+1),0,0),根據(jù)幾何關(guān)系,得到A1點(diǎn)的坐標(biāo)A1(xA1,yA1,zA1)

(12)

3 三維參數(shù)化建模及其系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

為了檢驗(yàn)鉆頭數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性,需要在三維軟件中建立三維參數(shù)化模型進(jìn)行驗(yàn)證。本文使用UG軟件,應(yīng)用其強(qiáng)大的造型功能,進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),建立硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化模型,并成功搭建了硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

3.1 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化建模

UG具有多種二次開(kāi)發(fā)形式,包括UG/Open GRIP、UG/Open KF、UG/Open API等。綜合比較各種開(kāi)發(fā)方式的優(yōu)劣,本文選取UG/Open API作為開(kāi)發(fā)工具。為了保證鉆頭三維參數(shù)化模型的準(zhǔn)確性,按照實(shí)際生產(chǎn)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的步驟結(jié)合數(shù)學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)化建模,具體建模流程見(jiàn)圖7。

圖7 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭參數(shù)化建模流程圖

根據(jù)式(1)～式(7)及A～F6個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo),在UG中使用UF_CURVE_create_line、UF_CURVE_create_arc_point_point_radius等UG/Open API函數(shù),并通過(guò)一定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,生成周刃截形如圖8所示。

在UG/Open API函數(shù)庫(kù)中,沒(méi)有直接可用的螺旋線生成函數(shù),需要使用樣條曲線進(jìn)行擬合[14],運(yùn)用UF_CURVE_create_spline_thru_pts函數(shù)進(jìn)行操作。將周刃截形沿螺旋線進(jìn)行掃掠(UF_MODL_create_sweep函數(shù))得到螺旋槽片體,運(yùn)用UF_MODL_trim_body函數(shù)與圓柱毛坯體進(jìn)行修剪體操作,得到螺旋槽模型,如圖9所示。

圖8 1/2周刃截形 圖9 螺旋槽模型

在鉆頭參數(shù)化建模過(guò)程中,退刀槽的建模是一大難點(diǎn)。退刀槽部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜,由曲面光滑過(guò)渡銜接而成,無(wú)法通過(guò)數(shù)學(xué)模型的方式進(jìn)行三維建模。本文利用UG強(qiáng)大的曲面建模功能,使用橋接曲線(UF_CURVE_create_bridge_curve函數(shù))、網(wǎng)格曲面(UF_MODL_create_curve_mesh函數(shù))等操作,成功建立了退刀槽模型,如圖10所示。

按式(10)、式(11)生成鉆尖對(duì)稱(chēng)軸線和第一后刀面直線,并根據(jù)兩條直線確定修剪平面,與圓柱毛坯體進(jìn)行修剪體操作,得到第一后刀面模型。第二后刀面的建模過(guò)程和第一后刀面類(lèi)似。根據(jù)圖6和式(13),計(jì)算Gash面截形三點(diǎn)的坐標(biāo),生成截形,再沿鉆頭中心軸線垂直掃掠,與圓柱體進(jìn)行修剪體操作,得到Gash面模型,最后生成的鉆尖模型如圖11所示。

圖10 退刀槽模型 圖11 鉆尖模型

3.2 硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)交互式建模,在UG中建立硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng),運(yùn)用UG/Open二次開(kāi)發(fā)技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和UG軟件的無(wú)縫連接。本文使用UG/Open MenuScript建立系統(tǒng)菜單欄,UG/Open UIStyler建立系統(tǒng)用戶對(duì)話框,生成需要的菜單和對(duì)話框文件[15];在Visual Studio中使用UG/Open API函數(shù)庫(kù)進(jìn)行三維建模的程序編寫(xiě),生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件[16],建立的系統(tǒng)如圖12所示。

圖12 系統(tǒng)對(duì)話框及運(yùn)行結(jié)果

硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)基于UG環(huán)境,運(yùn)行方便,操作簡(jiǎn)單,在幾何參數(shù)確定之后,可以快速地生成三維參數(shù)化模型,生成的模型滿足螺旋角、端刃后角等參數(shù)要求,螺旋槽、退刀槽等部位連接光滑。

4 結(jié)束語(yǔ)

硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜,螺旋槽、鉆尖等部位因?yàn)閺?fù)雜曲線和復(fù)雜曲面的存在,使得精確建模的難度較大。本文對(duì)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,針對(duì)不同的部位進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,建立了螺旋槽、前刀面、后刀面、Gash面等部位的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型。借助UG中二次開(kāi)發(fā)工具,建立了硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)測(cè)試,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的三維快速建模和精確建模,在保證設(shè)計(jì)精度的前提下,減少了設(shè)計(jì)時(shí)間,提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí),本文研究的硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭已經(jīng)在廈門(mén)金鷺公司投入生產(chǎn),并應(yīng)用于深孔加工和高硬度材料的加工。實(shí)際使用效果表明,硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭具有較好的鉆削性能,優(yōu)于一般的麻花鉆頭。但是,本文的研究仍存在不足之處,僅是針對(duì)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和三維參數(shù)化設(shè)計(jì),沒(méi)有完成進(jìn)一步的切削仿真驗(yàn)證。鑒于目前內(nèi)冷鉆頭普遍使用硬質(zhì)合金,本文僅限于對(duì)硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭的一種刀具進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和參數(shù)化建模,尚未擴(kuò)展到其他特殊材料、特殊類(lèi)型的內(nèi)冷鉆頭。

[1] 趙彥玲, 車(chē)萬(wàn)博, 張朝軍, 等. 內(nèi)冷式麻花鉆的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng) [J]. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 16(5): 34-38. ZHAO Yanling, CHE Wanbo, ZHANG Chaojun, et al. The parametric design system of inner cold twist drill [J]. Journal of Harbin University of Science and Technology, 2011, 16(5): 34-38.

[2] TSAI W D, WU S M. A mathematical model for drill point design and grinding [J]. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 1979, 101(3): 333-340.

[3] 康德純, ARMAREGO E J A. 麻花鉆直線刃圓錐面刃磨法的數(shù)學(xué)建模 [J]. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào), 1998, 38(3): 290-295. KANG Dechun, ARMAREGO E J A. Modelling of straight lipped conical point grinding method of twist drills [J]. Journal of Dalian University of Technology, 1998, 38(3): 290-295.

[4] PAUL A, KAPOOR S G, DEVOR R E. Chisel edge and cutting lip shape optimization for improved twist drill point design [J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2005, 45(4): 421-431.

[5] ABELE E, FUJARA M. Simulation-based twist drill design and geometry optimization [J]. CIRP Annals: Manufacturing Technology, 2010, 59(1): 145-150.

[6] CHEN W C. Applying the finite element method to drill design based on drill deformations [J]. Finite Elements in Analysis and Design, 1997, 26(1): 57-81.

[7] 李震. 內(nèi)冷式麻花鉆的參數(shù)化設(shè)計(jì)及有限元分析 [D]. 哈爾濱: 哈爾濱理工大學(xué), 2012.

[8] 張義龍, 戴俊平, 武慧敏, 等. 基于Pro/E標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆實(shí)體模型的建立與測(cè)量 [J]. 工具技術(shù), 2014, 48(10): 83-86. ZHANG Yilong, DAI Junping, WU Huimin, et al. Creation and measurement of three-dimensional entity model of standard twist drill based on Pro/E [J]. Tool Engineering, 2014, 48(10): 83-86.

[9] 荊浩旗, 白海清, 王春月, 等. 基于UG/Open GRIP的麻花鉆參數(shù)化設(shè)計(jì) [J]. 陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2014, 30(2): 10-14. JING Haoqi, BAI Haiqing, WANG Chunyue, et al. Parameter design of twist drill based on UG/Open GRIP [J]. Journal of Shaanxi University of Technology: Natural Science Edition, 2014, 30(2): 10-14.

[10]汪建鴻, 茍向鋒. 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆三維建模研究 [J]. 工具技術(shù), 2015, 49(1): 33-36 WANG Jianhong, GOU Xiangfeng. 3D modeling studies of standards twist drill [J]. Tool Engineering, 2015, 49(1): 33-36.

[11]黎正科, 周志雄, 黑大全, 等. 深孔麻花鉆三維參數(shù)化設(shè)計(jì)及其優(yōu)化 [J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2012, 37(5): 959-964. LI Zhengke, ZHOU Zhixiong, HEI Daquan, et al. 3D parametric design and optimization of twist deep hole drill [J]. Journal of Guangxi University: Natural Science Edition, 2012, 37(5): 959-964.

[12]倪志福, 陳壁光. 群鉆: 倪志福鉆頭 [M]. 上海: 上海科學(xué)技術(shù)出版社, 1999: 9-20.

[13]劉世瑤, 耿芬然. 深孔麻花鉆的端截面及螺旋面的加 工 [J]. 河北冶金, 2002(4): 27-31 LIU Shiyao, GENG Fenran. Working of end section shape and spiral surface of lengthened twist drills [J]. Hebei Metallurgy, 2002(4): 27-31.

[14]梁錫坤. B樣條類(lèi)曲線及其在曲線參數(shù)化中的應(yīng)用 [J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件, 2009, 26(4): 93-95. LIANG Xikun. Basic spline class curves and its application in parameterization of curves [J]. Computer Applications and Software, 2009, 26(4): 93-95.

[15]劉奇, 林崗. 基于Visual Studio 2010的UG二次開(kāi)發(fā)研究 [J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用, 2015(1): 40-41. LIU Qi, LIN Gang. Research of the secondary development of UG based on Visual Studio 2010 [J]. Techniques of Automation and Applications, 2015(1): 40-41.

[16]黃勇, 張博林, 薛運(yùn)鋒. UG二次開(kāi)發(fā)與數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基 礎(chǔ)與典型范例 [M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2008: 11-13.

(編輯 杜秀杰)

Three-Dimensional Parametric Modeling of Carbide Internal Cooling Aiguille

PAN Junhao,ZHUO Yong,LIAN Yunsong,ZHANG Xianglei

(School of Physics and Mechanical & Electrical Engineering, Xiamen University, Xiamen, Fujian 361005, China)

Aiming at complex structure and difficult parametric modeling of carbide internal cooling aiguille, a system for three-dimensional parametric design is developed in Unigraphics NX (UG). According to the design parameters, a mathematical model of the cross section of the end cutting edge is established. Then the cross section is swept along the helical curve to construct the helical groove model in UG. Differing from the point of the normal twist drill, which includes only single curved surface or double curved surface, the point of carbide internal cooling aiguille consists of several surfaces, like first flank face and second flank face, so their corresponding three-dimensional models are set up in UG with such parameters as first clearance angle, second clearance angle, and gash angle of this point. The detailed structure undercut is composed of a series of smooth surfaces, the undercut model can be created by a few UG operations, such as bridge curve, through curve mesh, etc. It is found that this three-dimensional model of carbide internal cooling aiguille is sufficiently precise, and the key parameters of carbide internal cooling aiguille, such as helix angle, clearance angle and Gash angle, can be described accurately with smooth transition at the undercut in the design system.

carbide internal cooling aiguille; mathematical model; parametric modeling; secondary development

2015-03-23。

潘俊浩(1992—),男,碩士生;卓勇(通信作者),男,副教授。

福建省產(chǎn)學(xué)研重大項(xiàng)目資助(2014H6025);福建省高端裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心支持項(xiàng)目。

時(shí)間:2015-08-18

10.7652/xjtuxb201510008

TH128;TP391.7

A

0253-987X(2015)10-0048-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1069.T.20150818.0922.002.html