楊彥濤，陳小靜，曹永娣

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南開封475004）

自動編程技術(shù)提高滾刀加工效率的應(yīng)用

楊彥濤，陳小靜，曹永娣

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南開封475004）

針對不同型號環(huán)面蝸輪加工中滾刀不通用，滾刀設(shè)計計算和繪圖繁瑣效率低的問題，基于VB開發(fā)了一套環(huán)面蝸輪加工用滾刀的軟件。設(shè)計了系統(tǒng)主界面，分析了環(huán)面蝸輪滾刀的參數(shù)化繪圖步驟，測試了軟件的正確性和實用性。

VB；二次開發(fā)；環(huán)面蝸輪滾刀；自動編程；系統(tǒng)主界面；參數(shù)化繪圖

0　引言

環(huán)面蝸桿副是機(jī)械傳動的基礎(chǔ)件，由于其具有多齒嚙合、瞬時雙線接觸、綜合曲率半徑大、接觸線與相對滑動速度夾角大等特點，具有承載能力大、易自動潤滑、傳動效率高、使用壽命長等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于重載場合，如軋鋼機(jī)的壓下裝置、礦山機(jī)械等重型機(jī)械中均有應(yīng)用［1］。由于環(huán)面蝸桿的制造工藝較復(fù)雜，滾刀設(shè)計制造難度大，一般的工廠難以掌握其加工技術(shù)，致使?jié)L刀廢品率比較高，環(huán)面蝸桿設(shè)計困難。由于平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的幾何參數(shù)沒能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，各家采用自己的設(shè)計方法，產(chǎn)品和滾刀也沒有通用性。當(dāng)客戶需要一種型號的環(huán)面蝸桿副時，都要重新設(shè)計一把滾刀，使單個產(chǎn)品的制造成本很高。另外，滾刀質(zhì)量的好壞對熟練技術(shù)工人的依賴程度高［2］。針對這些問題，筆者基于VB開發(fā)了一套針對環(huán)面蝸輪加工用滾刀的軟件，只要輸入環(huán)面蝸桿副的基本參數(shù)，軟件就能自動計算出滾刀的相關(guān)參數(shù)，并調(diào)用Auto CAD繪制出滾刀的二維加工圖形，從而提高滾刀加工效率。

圖1　系統(tǒng)登錄界面Fig.1 System login interface

1　系統(tǒng)主界面的開發(fā)

Visual Basic 6.0是一種可視化編程工具，它提供了大量的對象以供使用，而且程序員可以根據(jù)需要建立自己的類和對象，具有較好的面向?qū)ο筇匦?，有利于系統(tǒng)程序的編寫［3］。

本系統(tǒng)圖形用戶界面采用事件驅(qū)動機(jī)制，以窗口、菜單、對話框、圖標(biāo)等為主要元素。用戶在界面上通過鼠標(biāo)、鍵盤對系統(tǒng)發(fā)出指令，指令所代表的事件驅(qū)動相應(yīng)的功能程序，并將處理結(jié)果提供給用戶。因此，在整個工作過程中，用戶所接觸的只是友好、美觀的圖形用戶界面，系統(tǒng)在后臺進(jìn)行。用戶界面作為系統(tǒng)和用戶的接口，對系統(tǒng)有重要的影響。系統(tǒng)登錄界面如圖1所示，主菜單界面如圖2所示，基本參數(shù)輸入窗口如圖3所示，一輪蝸桿副主要參數(shù)表如圖4所示。

圖2　系統(tǒng)主菜單Fig.2 System main m enu

圖3　基本參數(shù)輸入窗口Fig.3 Basic parameter input window

2　環(huán)面蝸輪滾刀的參數(shù)化繪圖

參數(shù)化繪圖是指通過一系列的參數(shù)運(yùn)算，將參數(shù)傳遞給程序中的繪圖指令，并通過對繪圖軟件的操作，來實現(xiàn)自動繪制目標(biāo)圖形的一種方法［4］。

2.1圖層的設(shè)置

2.1.1創(chuàng)建并命名圖層

新建一個圖形文件時，系統(tǒng)會自動創(chuàng)建一個名為“0”的圖層。用Add方法可以創(chuàng)建新的圖層，同時給它一個命名。其程序代碼如下：

2.1.2設(shè)置當(dāng)前圖層

當(dāng)有幾個圖層時，總是在激活的當(dāng)前圖層上繪圖，若未指定當(dāng)前圖層，將在默認(rèn)的0圖層上繪制圖形。文檔對象的ActiveLayer屬性可以將某圖層設(shè)置為當(dāng)前圖層。

2.1.3開關(guān)圖層

將圖層的LayerOn屬性設(shè)置為False（Clayer.LayerOn＝False），關(guān)閉圖層，設(shè)置為True（Clayer.LayerOn＝True），打開圖層。

2.1.4冰凍和解凍圖層

將圖層的Freeze屬性設(shè)置為True（Dlayer.Freeze＝True），將凍結(jié)圖層，設(shè)置為False（Dlayer.Freeze＝False），將解凍圖層。

2.1.5鎖住和開鎖圖層

將圖層的Lock屬性設(shè)置為True（Elayer.Lock＝True），將鎖住圖層，設(shè)置為False（Elayer.Lock＝False），可將圖層開鎖。

2.1.6刪除圖層

圖4　環(huán)面蝸桿副主要參數(shù)表Fig.4 Torus worm gear pair main parameter

用Delete方法可以刪除圖層。但是，當(dāng)前圖層和0圖層不能被刪除，包含有對象的圖層也不能被刪除，只能刪除空圖層。刪除圖層的代碼為：

object.Delete

object：圖層對象。

2.2線型

制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不同意義的線段需要用不同的線型來描述。在繪圖之前，預(yù)先設(shè)置線型，就可以做到這一點。Linetype為線型對象，是線型集合的成員，通過破折號、點和空格的不同組合，形成不同的線型。對于每一個圖形文件，系統(tǒng)均自動創(chuàng)建了3個線型對象：BYLAYER（隨層），BYBLOCK（隨塊）和CONTINUOUS（默認(rèn)值）。要設(shè)置線型，首先要用Linetypes對象的Load方法裝載線型，然后用Documents對象的ActiveLinetype屬性將已經(jīng)裝載的線型設(shè)置為當(dāng)前線型。

已經(jīng)裝載了的線型不能再次裝載，否則要出現(xiàn)錯誤并退出程序。所以，應(yīng)該在程序前加上錯誤處理語句來避免程序退出，即

2.3選擇繪圖指令

如圖5所示，在主菜單下單擊“繪制二維CAD圖”按鈕，執(zhí)行以下程序命令，實現(xiàn)打開AutoCAD。

圖5　主菜單窗體Fig.5 M ain menu w indow

2.4圖形的繪制結(jié)果

選擇蝸輪滾刀零件圖，執(zhí)行零件圖繪制命令，得到如圖6所示結(jié)果。

3　軟件驗證

將圖6應(yīng)用于實際平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副實際加工過程中，以中心距為315mm的某型號實際平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副為例，在軟件主菜單中輸入蝸桿副的主要參數(shù)，得到蝸桿的零件圖，并將圖形保存為dxf格式。然后，利用軟盤將圖形導(dǎo)入電火花線切割機(jī)床，用于加工蝸輪滾刀。滾刀加工過程和產(chǎn)品如圖7～圖9所示。

經(jīng)過實際測量之后，加工出來的滾刀完全達(dá)到設(shè)計要求。這證明了該軟件的正確性和實用性。另外，滾刀的加工效率比人工計算、繪圖再加工提高了3倍。

圖6　蝸輪滾刀零件圖Fig.6 W orm gear hob part

圖7　電火花線切割機(jī)床的控制柜Fig.7 W ire－cut EDM machine control cabinet

圖8　蝸輪滾刀的加工過程Fig.8 W orm gear hob machining process

圖9　線切割加工出來的滾刀Fig.9 The hob processed by wire－electrode cutting

4　結(jié)語

針對環(huán)面蝸輪滾刀加工過程中存在的加工效率低，生產(chǎn)成本高問題，基于VB開發(fā)了一套針對環(huán)面蝸輪加工用滾刀的軟件，成功解決了自動計算滾刀相關(guān)參數(shù)和VB及CAD的接口問題。本軟件利用參數(shù)傳遞完成了蝸輪滾刀的二維工程圖的自動生成，減少了滾刀尺寸計算過程中人為因素的影響。將工程圖導(dǎo)入線切割機(jī)床，加工出蝸輪滾刀，用于環(huán)面蝸輪的實際生產(chǎn)，縮短研制周期，節(jié)約制造成本，降低了環(huán)面蝸輪的生產(chǎn)成本，大大提高了滾刀的加工效率。

［1］王樹人.新型包絡(luò)圓柱蝸桿傳動的理論研究［J］.天津大學(xué)學(xué)報，1995（4）：464－468.

［2］周良鏞，環(huán)面蝸桿修型原理及制造技術(shù)［M］.北京：國防科技大學(xué)出版社，2005：5－6.

［3］徐光明，麥范金.基于AutoCAD的參數(shù)化三維建模與加工仿真［J］.機(jī)械設(shè)計與制造，2005（8）：71－72.

［4］喻暢，邱長華.VB自動化技術(shù)在CAD二次開發(fā)中的應(yīng)用［J］.應(yīng)用科技，2001（4）：9－11.

[責(zé)任編輯胡修池]

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1008-486X（2016）02-0045-03

2015-11-23

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項目：自動編程技術(shù)在提高滾刀加工效率方面的應(yīng)用研究（2013QNKY017）。

楊彥濤（1983-），男，河南開封人，講師，碩士，主要從機(jī)械設(shè)計及制造專業(yè)的教學(xué)和研究工作。