【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 平行于銑床的橫向走刀方向并與銑床固聯(lián)作為靜止坐標(biāo)系。要加工刀片槽底面，需使銑刀刀體連同刀片槽底面的法幺矢繞z軸反轉(zhuǎn)角，再繞y軸正轉(zhuǎn)角后，即平行于x軸（即銑床的主軸）。設(shè)經(jīng)過兩次旋轉(zhuǎn)變換后幺矢轉(zhuǎn)到的位置，其表達(dá)式為： (43)式中 將式（41）與上式代入式（43）有： 由于既垂直于y軸，又垂直于z軸，因此必有： 所以 (44)又有 得到 (45)經(jīng)過兩次旋轉(zhuǎn)變換后，刀片中點(diǎn)處的切幺矢轉(zhuǎn)到的位置，其表達(dá)式為： 將式（42）代入上式有： （46）要能在普通立式銑床上方便地加工刀片槽底面，還應(yīng)使垂直于橫向進(jìn)給方向（即y方向），設(shè)繞x軸正轉(zhuǎn)后到達(dá)位置，即與y方向垂直，的表達(dá)式為： （47）由于垂直于y軸，因此有： (48)式（44）、式（45）與式（48）所表示的、與即為加工刀片槽底面的機(jī)床調(diào)整參數(shù)，它們均可由設(shè)計(jì)參數(shù)求得。4 可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀基于實(shí)例推理的CAD系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4．1 軟硬件的選用CAD系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)硬件為基礎(chǔ)，系統(tǒng)軟件和支撐軟件為主體，應(yīng)用軟件為核心的面向工程設(shè)計(jì)問題的信息處理系統(tǒng)。在我們所要開發(fā)的轉(zhuǎn)位球頭立銑刀CAD系統(tǒng)中，選用微機(jī)作為硬件平臺(tái)是比較合適的，既體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，又滿足了技術(shù)和功能的要求。Windows95/，與以前的操作系統(tǒng)不同的是，它實(shí)現(xiàn)了32位數(shù)據(jù)處理技術(shù)，其中Windows98則是一個(gè)純32位操作系統(tǒng)，在硬件管理、網(wǎng)絡(luò)功能、圖形顯示方面性能得到了顯著提升，是當(dāng)前微機(jī)平臺(tái)上使用得最廣泛的操作系統(tǒng)。WindowsNT在具備Windows98的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，并在安全性和穩(wěn)定性方面的性能更加突出。WindowsMe和Windows2000又在各方面進(jìn)行了改進(jìn)和提高，但對(duì)硬件配置提出了更高的要求。我們采用Windows98操作系統(tǒng)，當(dāng)然，WindowsMe和Windows2000以及WindowsXP也可采用。目前，微機(jī)平臺(tái)上的三維CAD軟件已經(jīng)成熟，在我國CAD市場(chǎng)上比較流行的三維CAD軟件有SolidWorks公司的SolidWorks、Autodesk公司的AMD、MDT、AutoCAD、EDS公司的UG、PTC公司的Pro/E、SDRC公司的IDEAS、這些軟件在功能上都是比較出色的。 Solidworks可以說是從工作站向微機(jī)平臺(tái)移植的一套三維實(shí)體造型系統(tǒng)。它的三維實(shí)體造型核心部分就是采用了Pro/E的技術(shù)。由于它的起點(diǎn)比較高，所以其功能非常強(qiáng)大和完善，使用方便快捷,尤其是它具有動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、特征管理歷史樹等功能，使其迅速成為三維CAD系統(tǒng)中的佼佼者。由于Solidworks在價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，加之對(duì)其功能和操作等方面的考慮，我們確定以之作為我們的圖形支撐軟件。能夠?qū)olidworks進(jìn)行二次開發(fā)的編程工具有VB、VC、Delphi等。其中VB雖然易學(xué)易用，但它是一種解釋性語言，生成的程序代碼比較大，而且離開了VB編譯環(huán)境將不能運(yùn)行。Delphi具有VB易學(xué)易用的特點(diǎn)，并在數(shù)據(jù)庫功能方面有其突出的優(yōu)勢(shì)，并且它是一種編輯性語言，運(yùn)行速度比VB也快得多，確實(shí)不負(fù)其“VB殺手”之稱號(hào)。但與博大精深的VC++相比，Delphi程序的運(yùn)行速度則又相形見拙，而且VC程序在對(duì)硬件的訪問和控制方面比Delphi程序功能強(qiáng)大得多。我們采用了VC++。利用VC++，還要注意以下具體設(shè)置：①如在Windows95/98操作系統(tǒng)下進(jìn)行開發(fā)，必須安裝MBCS庫，如在WindowsNT下開發(fā)，則要安裝UNICODE庫。②在Solidworks安裝子目錄.\Samples\Appm保存有對(duì)Solidworks開發(fā)所需的頭文件，如果開發(fā)時(shí)選用Dispatch接口， 和 ，如果選用COM接口。③最后是選擇正確的build設(shè)置：共包括三種(Win32 Release, Win32 Pseudo Debug, 或 Win32 MBCS Release)，Windows95/98系統(tǒng)選用MBCS，WindowsNT選用Unicode。 4．2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4．2．1系統(tǒng)總體框架方案刀具CAD設(shè)計(jì)主系統(tǒng)主菜單知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫 知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫輔助工具子系統(tǒng)存盤、輸出子系統(tǒng)圖形庫 圖8 系統(tǒng)總體框圖 如圖8所示，刀具CAD設(shè)計(jì)主系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)端刃刀片、周刃刀片、刀體、刀槽的設(shè)計(jì)工作和三維實(shí)體圖形、二維工程圖的生成。它必須從數(shù)據(jù)庫中查詢、提取設(shè)計(jì)參數(shù)或套用經(jīng)驗(yàn)值來完成設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成功后也可將設(shè)計(jì)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫中備用。知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫輔助工具子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫的管理，知識(shí)或設(shè)計(jì)參數(shù)的更新、修改、刪除等工作?？梢孕薷暮蛿U(kuò)充知識(shí)庫和數(shù)據(jù)庫，開啟或停用智能推理模塊，推理模塊能將設(shè)計(jì)參數(shù)存檔，并自動(dòng)地配匹知識(shí)庫中的知識(shí)，得出必要的結(jié)論，并將該結(jié)論記入數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫新的狀態(tài)下，推理機(jī)再利用它匹配知識(shí)庫中的知識(shí)，得出最后的結(jié)果。存盤、輸出子系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將設(shè)計(jì)結(jié)果存入圖形庫或輸出。4．2．2可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀智能CAD系統(tǒng)主要模塊及其功能刀片設(shè)計(jì)模塊：刀片經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的顯示（用戶可以直接提取全部或部分設(shè)計(jì)參數(shù)）、刀片設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入、刀片設(shè)計(jì)結(jié)果的輸出、刀片前角、后角、刃傾角沿切削刃的分布情況、刀片三維圖形繪制、二維圖形繪制、設(shè)計(jì)結(jié)果存盤以及智能推理功能。刀體刀槽設(shè)計(jì)模塊：刀體設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入、刀體設(shè)計(jì)結(jié)果的輸出、刀體三維圖形繪制、二維圖形繪制、設(shè)計(jì)結(jié)果存盤以及智能推理功能。 三維實(shí)體裝配模塊：裝配零件的選取、三維實(shí)體裝配圖繪制、二維圖形繪制、設(shè)計(jì)結(jié)果的存儲(chǔ)輸出。知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫管理模塊：知識(shí)或設(shè)計(jì)參數(shù)的編輯、更新、修改、刪除等。智能推理模塊：判斷刀具的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如：是單刃、雙刃、還是三刃？刀柄的形式?jīng)Q定、以及在刀片設(shè)計(jì)模塊、刀體刀槽設(shè)計(jì)模塊、三維實(shí)體裝配模塊當(dāng)中的設(shè)計(jì)結(jié)果的判斷和分析，評(píng)價(jià)等功能。也有知識(shí)解釋、獲取和更新功能。 綜合數(shù)據(jù)庫:1． 單刃刀片結(jié)構(gòu)表 刀片半徑r刀片長度L刀片寬度B刀片厚度s59．48．02．57．5151231017．514．5512．5201751522．519．562. 雙刃刀片結(jié)構(gòu)表刀片半徑r刀片長度L刀片寬度B刀片厚度s17．5179320179322．519．511．54252214527．524．516．563027196知識(shí)庫:1. 單刃刀片經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)表2. 單刃刀片參數(shù)輸入查錯(cuò)表3. 雙刃刀片參數(shù)輸入查錯(cuò)表 可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀智能CAD系統(tǒng)注冊(cè)以后能象SolidWorks自身所帶的插件一樣,可以與SolidWorks實(shí)現(xiàn)無縫結(jié)合。如圖9所示。 圖9 系統(tǒng)菜單設(shè)計(jì)單擊圖9中的刀片設(shè)計(jì)便進(jìn)入系統(tǒng)的啟動(dòng)界面，啟動(dòng)界面如圖10所示。 圖10 啟動(dòng)對(duì)話框在圖10的組合編輯框中選擇要設(shè)計(jì)的可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀的球頭直徑，單擊OK按鈕,當(dāng)時(shí),程序跳轉(zhuǎn)至單刃刀片設(shè)計(jì)界面(圖11),當(dāng),程序跳轉(zhuǎn)至雙刃刀片設(shè)計(jì)界面(圖21)。 圖11 單刃刀片設(shè)計(jì)對(duì)話框 輸入?yún)?shù)后，系統(tǒng)啟動(dòng)智能推理模塊檢測(cè)以前是否有同種設(shè)計(jì)，若檢測(cè)到有，系統(tǒng)會(huì)彈出圖12所示對(duì)話框，單擊確定按鈕，系統(tǒng)將以前的同種設(shè)計(jì)的所有參數(shù)顯示在圖11對(duì)話框中，并可直接調(diào)出刀片實(shí)體圖和二維圖形。若用戶未作修改而想存盤，系統(tǒng)會(huì)彈出圖13所示對(duì)話框，若用戶作了若干修改，單擊存盤按鈕系統(tǒng)會(huì)彈出圖14所示對(duì)話框提示用戶存盤，此時(shí)你可以覆蓋以前的設(shè)計(jì)，也可以另存為一個(gè)設(shè)計(jì)。若智能推理模塊檢測(cè)是全新設(shè)計(jì)，則計(jì)算設(shè)計(jì)結(jié)果，用戶可生成刀片實(shí)體圖和二維圖形和進(jìn)行存盤等操作，其效果如圖15和圖16所 圖12 圖13 圖14 圖15 刀片實(shí)體圖 圖16 刀片二維圖形示。單擊下一步按鈕，在確認(rèn)設(shè)計(jì)合格且已存盤的情況下，圖11的單刃刀片設(shè)計(jì)對(duì)話框跳轉(zhuǎn)至如圖17所示的單刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框。 圖17 單刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框 圖18 單刃刀體實(shí)體圖同樣，圖17所示的單刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框也具有圖11所示的單刃刀片設(shè)計(jì)對(duì)話框的所有功能。它還能在用戶的要求下，重新返回圖11單刃刀片設(shè)計(jì)對(duì)話框重新開始設(shè)計(jì)。圖19 裝配體設(shè)計(jì)對(duì)話框 圖20 單刃刀具裝配圖圖18是生成的刀體實(shí)體圖，單擊圖17所示的單刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框中的下一步按鈕，彈出如圖19所示的裝配體設(shè)計(jì)對(duì)話框，刀體名和刀片名會(huì)自動(dòng)顯示圖19中的文本編輯框中，為裝配體命名之后，就可得到如圖20所示的三維裝配圖。在圖10的啟動(dòng)對(duì)話框中，當(dāng),程序跳轉(zhuǎn)至如圖21所示的雙刃刀片設(shè)計(jì)界面。 圖21 雙刃刀片設(shè)計(jì)對(duì)話框在圖21的雙刃刀片設(shè)計(jì)對(duì)話框中單擊下一步，程序跳轉(zhuǎn)至如圖23所示的雙刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框。圖24是生成的雙刃刀體實(shí)體圖。在圖23所示的雙刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框中單擊下一步，程序跳轉(zhuǎn)至如圖19所示的裝配體設(shè)計(jì)對(duì)話框。在圖19的對(duì)話框中，刀體文件名dtr201和刀片文件名dpr20dpr202由系統(tǒng)自動(dòng)生成，在為裝配體命名djr201后，就得到如圖25所示的裝配體三維圖。 圖22 雙刃刀片實(shí)體圖 圖23 雙刃刀體設(shè)計(jì)對(duì)話框圖24 雙刃刀體實(shí)體圖在圖9中，也可直接利用菜單按鈕跳轉(zhuǎn)到各自相應(yīng)的對(duì)話框。4．3可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀智能CAD系統(tǒng)的軟件編程技術(shù) 4．3．1 Solidworks二次開發(fā)接口本系統(tǒng)的軟件模塊是在SolidWorks2000下開發(fā)的。熟悉AutoCAD二次開發(fā)的用戶都知道，AutoCAD2000提供一個(gè)arx開發(fā)庫文件，通過此庫文件，可以對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)。SolidWorks2000也采用了開放式的體系結(jié)構(gòu)，用戶不僅可以使用現(xiàn)有的功能進(jìn)行繪圖，而且可以利用SolidWorks2000的開放特性，借助它安裝時(shí)本身就自帶有一個(gè)接口庫，可以對(duì)SolidWorks2000進(jìn)行二次開發(fā)和功能擴(kuò)充，使其更好地滿足用戶的專業(yè)需要。Solidworks大約共有一百來個(gè)SolidworksAPI對(duì)象，每個(gè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了與其相對(duì)應(yīng)的接口( Interface,一組只有聲明沒有實(shí)現(xiàn)的虛函數(shù)表 )，對(duì)象也只能調(diào)用它實(shí)現(xiàn)了的接口，如果選用VC開發(fā)，則有兩種調(diào)用方式：Dispatch和COM。圖26是SolidworksAPI對(duì)象層次圖的一部分，雖然與VC++中的類導(dǎo)出層次圖有些相似，但這并不等同VC++中的類導(dǎo)出層次圖，這就是接口對(duì)象與類對(duì)象不同點(diǎn)之一。圖25 雙刃刀具裝配圖圖26 SolidworksAPI對(duì)象關(guān)系4．3．2 動(dòng)態(tài)鏈接庫Windows的執(zhí)行文件可以劃分為兩種形式：程序（EXE）與動(dòng)態(tài)鏈接庫（DynamicLink Library，簡(jiǎn)稱DLL）。軟件的功能既可以以單個(gè)可執(zhí)行程序的方式發(fā)布，也可以以庫的方式發(fā)布：即把可執(zhí)行程序中可以分開的部分放進(jìn)功能庫中，以便其他應(yīng)用程序也可使用。DLL不僅可以包含可執(zhí)行代碼，還能有數(shù)據(jù)，各種資源，擴(kuò)大了庫文件的使用范圍。比如：，它包含了公共對(duì)話框的代碼和資源。有些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也是由動(dòng)態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)的。庫可以被靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)地鏈接到其他應(yīng)用程序中。一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫可以立刻與多個(gè)應(yīng)用程序共享其功能，它可以限制訪問硬驅(qū)的次數(shù)。若不應(yīng)用動(dòng)態(tài)鏈接庫，即使在內(nèi)存很大的情況下，各應(yīng)用程序訪問內(nèi)存的次數(shù)都可能很頻繁。對(duì)于大部分EXE文件與DLL文件來說，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是相同的。只是當(dāng)將DLL裝載到內(nèi)存中時(shí)，情況才發(fā)生了改變。DLL自己不能主動(dòng)啟動(dòng)執(zhí)行，必須由EXE來調(diào)用。DLL即使裝載到內(nèi)存中時(shí)，也不是運(yùn)行程序。它只是其它程序可以調(diào)用的代碼如函數(shù)的集合。這些代碼使用了調(diào)用程序（更確切地說是調(diào)用線程）的堆棧。即DLL庫不能建立自己的堆?？臻g它使用調(diào)用它的程序的堆?？臻g。在Win32中，因?yàn)镈LL裝載于應(yīng)用程序的地址空間中，所以DLL的任何內(nèi)存分配或它建立的任何全局?jǐn)?shù)據(jù)都駐留在主進(jìn)程的地址空間中。 當(dāng)我們用VC等高級(jí)編寫應(yīng)用程序時(shí)，典型的情況是產(chǎn)生程序文件；但在某些情況下，應(yīng)用動(dòng)態(tài)鏈接庫存更具有以下的優(yōu)越性。1. 如果多個(gè)進(jìn)程（可能相同也可能不相同）使用相同的DLL，只需將DLL在內(nèi)存中裝載一次，這樣節(jié)省了系統(tǒng)內(nèi)存。DLL映射到每個(gè)進(jìn)程的專用地址空間中，但它們的代碼使用內(nèi)存影象程序中只在內(nèi)存中裝載一次。與之相對(duì)的是靜態(tài)鏈接庫，即普通的函數(shù)庫，其在程序鏈接時(shí)將庫中的代碼拷貝到可執(zhí)行文件中，這樣就使得在多個(gè)同樣的程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)保留了許多重復(fù)的代碼副本，造成內(nèi)存資源浪費(fèi)。使用DLL的動(dòng)態(tài)鏈接并不是將代碼拷貝，只是在程序中記錄了函數(shù)的入口點(diǎn)和接口，在程序執(zhí)行時(shí)才將代碼裝入內(nèi)存；不管多少程序使用DLL，內(nèi)存中都只有一個(gè)DLL的副本；當(dāng)沒有程序使用它時(shí)，系統(tǒng)就將它移出內(nèi)存，減少了對(duì)內(nèi)存和磁盤的要求。2. 可以提供DLL的不同版本，代替當(dāng)前版本，方便