螺纹件扫掠建模缺陷的改进办法

螺纹件扫掠建模缺陷的改进办法

高景玉（广东省轻工职业技术学校，广东广州510310）

作者简介：高景玉，女，讲师，主要从事机械制造、数控加工方面的专业基础课及专业课的教学与教研工作。摘要：数控加工的使用让产品的更新换代速度大大提高，也让产品的加工精度尤其是复杂工件的加工精度大大提高。随着技术的发展，对产品的加工精度要求越来越高，作为数控加工基石的建模，对其精确程度的要求自然也越来越高，建立模型不仅要快更要准。关键词：螺纹；扫掠建模；螺纹牙型在一些介绍MastercamMill或CAXA制造工程师软件如何运用方面的书上发现，利用MastercamMill或CAXA制造工程师软件进行有螺纹的模型建模时，很多人都是利用正三角形扫掠切割出螺纹的。CAXA制造工程师中没有明确说明螺纹牙型的画法，但给出的示意图画的牙型是带有直边的三角形，很多人，尤其是对公差配合中有关螺纹牙型的内容不熟悉的人，都是简单地使用正三角形来扫掠（CAXA制造工程师中叫导动）除料获得螺纹的。而MastercamMill中则明确说明绘制正三角形来扫掠切割螺纹。这样做虽然看似简单，实际上却并不可行。首先，螺纹的种类不同牙型也不同，比如梯形螺纹、管螺纹及普通米制螺纹的牙型就各不相同，即使都算是三角形牙型的管螺纹和普通米制螺纹的牙型也不完全一样，普通米制螺纹是基于正三角形的牙型（GB192-2003）（如图1），管螺纹是基于顶角55°的等腰三角形的牙型（GB/T7306.1-2000）（如图2），并不是真正的三角形，所以，即便是普通米制螺纹用正三角形代替真正的牙型建立的模型也是不准确的。其次，如果只是简单的用螺距作为外接圆半径画正三角形，即便是将三角形切除一小部分，在扫掠切割时往往也会由于干涉无法切出螺纹（如图三）。遇到这种情况，多数人都是采用将三角形外接圆半径改小的办法来解决干涉问题。如果将外接圆半径改小是可以避免干涉而切出螺纹，但是怎么改、改多少才合适，没有定论。无论怎样，只要外接圆半径不准确，即使扫掠成功切割出了螺纹，结果也与实际要求相差甚远，更何况在上述操作过程中根本就没有考虑到三角形外接圆的圆心与螺旋线端点其实并不重合。我们利用这些软件建模是为了得到准确的模型，从而能使以此为依据编制的加工程序帮我们加工出合乎要求的工件。如果模型都不准确，那建模也就没有了实际意义。虽然在实际运用当中很少会有人先利用MastercamMill或CAXA制造工程师建模再来加工螺纹，但是，作为一本书特别是教学用书，既然使用了螺纹造型为例就应该严谨。以普通米制螺纹为例，如果采用三角形作为截面图形来扫掠切割螺纹，要想得到更为准确的模型，可以通过以下两种方法操作：一是运用三角函数计算出三角形外接圆半径以及定位点圆心的位置，这样不仅麻烦，对很多人尤其是中职的学生来说难度也比较大。二是先利用画线命令绘制一个边长等于螺距P的正三角形，再根据其位置画出它的一条高，并用画点或打断命令标识出距三角形底边四分之一高的位置点A，然后用平移命令将三角形移至螺旋线端点处，要让标识出的距三角形底边四分之一高位置的点A与螺旋线端点重合，这种方法相对比较简单易掌握。但是上述两种方法，无论采用哪一种，都会因为螺纹牙底多切割出了一个尖角而削弱工件的强度,更为理想可行的解决办法是参照公差配合中关于螺纹牙型的内容，用真实的牙型来扫掠切割螺纹，不仅不会产生干涉，可以顺利切割出螺纹，而且准确性高，画图也不会很复杂。还是以普通米制螺纹为例，将A点放在螺旋线的端点处，把螺距P代入后利用画线命令就可以很快画出螺纹牙型（如图四），其运算量小也简单，比真实牙型多画0.1~0.5mm直边出来可以防止系统运算出错。其他类型的螺纹一般很少被当作例子，如需要可查相关资料，将普通米制螺纹的牙型换成对应的牙型即可。除了MastercamMill和CAXA制造工程师以外，Pro-E在遇到螺纹件的建模时大多也是采用正三角形作为截面图形的，很多老师在教授这部分内容时往往只注意了软件的功能以及如何进行操作，并没有细究其不严谨之处。因此，本人将其总结出来，供大家参考，偏颇之处敬请指正。参考文献：[1]沈建峰.CAD/CAM基础与实训[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2008.[2]吴为.CAXA软件应用技术——制造工程师2004[M].北京:人民邮电出版社,2006.[3]孙万龙,董光宗,杨坤.CAXA项目教程——制造工程师2008[M].北京:人民邮电出版社,2009.[4]薛彦成.公差配合与技术测量[M].北京:机械工业出版社,1999.