花鍵拉刀作為一種高效、高精度的多齒復(fù)雜刀具已被廣泛用于花鍵孔的加工中。由于花鍵拉刀設(shè)計時涉及的參數(shù)多、計算量大、齒形設(shè)計繁瑣，所以設(shè)計周期較長。此外，由于花鍵拉刀屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精加工刀具，制造成本較高，如果設(shè)計時出現(xiàn)計算失誤，將會造成很大的經(jīng)濟損失。為了提高花鍵拉刀的設(shè)計精度和縮短設(shè)計周期，筆者開發(fā)了基于AutoCAD 2000的花鍵拉刀CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在AutoCAD 2000環(huán)境下實現(xiàn)花鍵拉刀的計算機輔助設(shè)計與繪圖。
2 系統(tǒng)的應(yīng)用對象及構(gòu)成
應(yīng)用對象
根據(jù)被加工工件的情況，花鍵拉刀的設(shè)計一般有以下三種情況：
當被加工花鍵孔內(nèi)、外徑的同軸度要求較低時，工藝上通常要求孔的內(nèi)徑在拉削之前已達到要求的加工精度，此時只需設(shè)計一把加工花鍵部分的拉刀；
當被加工花鍵孔內(nèi)、外徑的同軸度要求較高時，需設(shè)計能進行倒角、拉削圓孔和花鍵的復(fù)合式拉刀；
當加工深槽花鍵孔或粗拉鑄、鍛孔時，常需設(shè)計多把拉刀，組成花鍵拉刀組進行加工。因此，分別建立花鍵拉刀、圓孔—倒角齒—花鍵復(fù)合拉刀及花鍵拉刀組的設(shè)計模塊。用戶可根據(jù)加工情況選擇不同的設(shè)計模塊設(shè)計出相應(yīng)的花鍵拉刀。
系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)是在微型計算機上開發(fā)出的花鍵拉刀CAD系統(tǒng)，采用了Visual C++ 6.0和ObjectARX 3.0(AutoCAD 2000的二次開發(fā)軟件)混合編程技術(shù)以及模塊化編程的思想，可用于花鍵拉刀、復(fù)合花鍵拉刀及花鍵拉刀組的設(shè)計與繪圖。
圖1 花鍵拉刀CAD系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)運行環(huán)境
硬件環(huán)境：PC 微型計算機(PⅡ450，32M內(nèi)存，10G硬盤)；軟件環(huán)境：WINDOWS95 / 98 / 2000 操作系統(tǒng)，VisualC++ 6.0、ObjectARX 3.0和Access數(shù)據(jù)庫軟件等應(yīng)用開發(fā)工具。
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該系統(tǒng)共包含五個功能模塊：
系統(tǒng)主界面設(shè)計模塊
該模塊的功能是采用對話框的方式進行參數(shù)輸入及加工條件的選擇，并可對其它模塊進行操縱管理，實現(xiàn)花鍵拉刀的總體設(shè)計；
花鍵拉刀設(shè)計模塊
該模塊是本系統(tǒng)的核心部分，它又分成三個子模塊，即花鍵拉刀、復(fù)合拉刀及花鍵拉刀組三個設(shè)計子模塊。其主要功能是完成拉刀結(jié)構(gòu)形式的確定、拉削方式的選擇(即普通式或輪切式)、花鍵齒刃形設(shè)計、倒角齒幾何參數(shù)設(shè)計、圓孔齒幾何參數(shù)設(shè)計、切削參數(shù)的確定、分屑槽及容屑槽的設(shè)計、花鍵拉刀強度及拉床拉力校驗、花鍵拉刀切削部分各刀齒的齒數(shù)確定、刀齒尺寸的計算、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計以及技術(shù)條件的確定。
數(shù)據(jù)庫管理模塊
由于在花鍵拉刀設(shè)計中需要從刀具設(shè)計手冊中查閱大量的數(shù)據(jù)，因此，用Access軟件建立了數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)表格的形式將拉刀設(shè)計中所涉及的數(shù)據(jù)儲存在該數(shù)據(jù)庫中。而數(shù)據(jù)庫管理模塊的主要功能就是通過其界面對數(shù)據(jù)庫進行各種操縱與維護，并將查詢結(jié)果儲存到數(shù)據(jù)文件中，供繪圖模塊或其它模塊調(diào)用。
圖形處理模塊
拉刀工作圖中的內(nèi)容比較多，包括拉刀總體視圖、各種刀齒的齒形截面局部視圖、切削部分及校準部分齒槽局部視圖、工件圖以及各刀齒的尺寸排列表和技術(shù)要求等。為實現(xiàn)花鍵拉刀的參數(shù)化繪圖，本系統(tǒng)將花鍵拉刀工作圖上的內(nèi)容分解成單元圖塊，分別用objectARX 3.0編制相應(yīng)的參數(shù)化繪圖程序，以便程序的調(diào)試與應(yīng)用。
幫助模塊
幫助模塊可為用戶提供該軟件各功能模塊的詳細使用說明。
3 設(shè)計與繪圖的一體化
通常的刀具CAD軟件是將刀具設(shè)計計算和繪圖分為兩個部分，分別在兩個工作平臺上完成設(shè)計與繪圖工作。如刀具設(shè)計的計算部分用VB或VC語言編寫并以其為工作平臺，而刀具繪圖軟件采用AutoLISP或ADS語言編程以AutoCAD為工作平臺，因此兩者之間需進行繁瑣的數(shù)據(jù)傳遞，使用不便。AutoCAD從R14版本起提供了objectARX編程技術(shù)，為開發(fā)基于AutoCAD工作平臺的各種CAD應(yīng)用軟件提供了強大的開發(fā)工具，其速度、性能、功能遠遠高于ADS和AutoLISP語言。ObjectARX 以C++為基本開發(fā)語言，以Visual C++為開發(fā)環(huán)境，具有數(shù)據(jù)可封裝性、可繼承性及多態(tài)性等特點；用其開發(fā)的CAD軟件具有模塊性好、獨立性強、連接簡單、用戶界面友好及使用方便等優(yōu)點。利用objectARX與MFC基本庫的資源開發(fā)出的花鍵拉刀CAD軟件，在AutoCAD 2000環(huán)境下能夠利用一個系統(tǒng)主界面分別調(diào)用設(shè)計模塊與繪圖模塊，從而實現(xiàn)設(shè)計與繪圖的一體化。
在花鍵拉刀CAD系統(tǒng)中設(shè)計模塊與繪圖模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞采用以下三種方法：
直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。利用MFC與ODBC的連接可以為objectARX3.0 FOR AutoCAD 2000提供與數(shù)據(jù)
