samples/tcl/drill.tcl

   1 # Sample: creation of simple twist drill bit
   2 #Category: Modeling
   3 #Title: Drill
   4
   5 pload MODELING VISUALIZATION
   6
   7 # drill parameters (some terms taken from http://www.drill-bits.cn/drill-bits-quality.asp)
   8 dset R  4.    ;# outer radius
   9 dset D  2*R   ;# diameter
  10 dset Rr 3.5   ;# chisel radius (outer radius minus body clearance)
  11
  12 dset b  1.    ;# web thickness (approximate)
  13 dset d  b/2
  14
  15 dset H  80.   ;# height of the spiral part
  16 dset a  3.*pi ;# total angle of spiral rotation
  17
  18 dset sigma 118 ;# point angle, in degrees
  19
  20 # Create section profile by sequence of Boolean operations
  21 # on simple planar objects
  22 puts "Creating the drill section profile..."
  23
  24 polyline rectangle1 d -R 0  R -R 0  -d R 0  -R R 0  d -R 0
  25
  26 circle circle1 0 0 0  0 0 1 R
  27 mkedge circle1 circle1
  28 wire circle1 circle1
  29
  30 circle circle2 0 0 0  0 0 1 Rr
  31 mkedge circle2 circle2
  32 wire circle2 circle2
  33
  34 plane p0
  35 mkface rectangle1 p0 rectangle1
  36 mkface circle1 p0 circle1
  37 mkface circle2 p0 circle2
  38
  39 bcommon sec rectangle1 circle1
  40 # note use of 'fuse' instead of 'bfuse' -- we need to get single face
  41 fuse sec sec circle2
  42
  43 # Construct flute profile so as to have cutting lip straight after sharpening.
  44 # Here we need to take into account spiral shift of the flute edge
  45 # along the point length -- the way to do that is to make spiral
  46 # from the desired cutting lip edge and then intersect it by plane
  47 polyline lip d -d/2 0  d -R -R/tan(sigma/2*pi/180)
  48
  49 polyline sp 0 0 0  0 0 H
  50 cylinder cc 0 0 0  0 0 1  0 -4 0  4
  51 line ll 0 0 a 80
  52 trim ll ll 0 sqrt(a*a+H*H)
  53
  54 vertex v1 0 -R 0
  55 vertex v2 0 -R H
  56 trotate v2 0 0 0 0 0 1 180.*a/pi
  57 mkedge ee ll cc v1 v2
  58 wire gg ee
  59
  60 mksweep sp
  61 setsweep -G gg 0 0
  62 addsweep lip
  63 buildsweep spiral -S
  64
  65 mkface f0 p0 -R R -R R
  66 bsection sflute spiral f0
  67
  68 # here we rely on that section curve is parameterized from 0 to 1
  69 # and directed as cutting lip edge;
  70 # note that this can change if intersection algorithm is modified
  71 explode sflute e
  72 mkcurve cflute sflute_1
  73 cvalue cflute 0. x0 y0 z0
  74 cvalue cflute 1. x1 y1 z1
  75 vertex vf0 x0 y0 z0
  76 vertex vf1 x1 y1 z1
  77
  78 # -- variant: replace curve by arc with start at x0,y0,z0 and end at x1,y1,z1,
  79 # -- such that tanget at start point is along Y
  80 #dset Rflute ((x1-x0)*(x1-x0)+(y1-y0)*(y1-y0))/(2*(x1-x0))
  81 #circle aflute x0+Rflute y0 0  0 0 1  Rflute
  82 #mkedge sflute_1 aflute vf0 vf1
  83
  84 # make rounding in the flute; use circle with radius Rr/2
  85 circle cround x0+Rr/2 y0 0  0 0 1 Rr/2
  86 vertex vf3 x0+Rr y0 0
  87 mkedge sflute_2 cround vf3 vf0
  88 vertex vf2 R -R 0
  89 edge sflute_3 vf3 vf2
  90 edge sflute_4 vf2 vf1
  91 wire w2 sflute_1 sflute_2 sflute_3 sflute_4
  92 mkface flute p0 w2
  93
  94 # cut flute from profile
  95 bcut sec sec flute
  96 trotate flute 0 0 0 0 0 1 180.
  97 bcut sec sec flute
  98 donly sec
  99
 100 # sweep profile to get a drill body
 101 puts "Sweeping the profile..."
 102
 103 mksweep sp
 104 setsweep -G gg 0 0
 105 explode sec w
 106 addsweep sec_1
 107 buildsweep base -S
 108
 109 # sharpen the drill (see http://tool-land.ru/zatochka-sverla.php)
 110 puts "Sharpening..."
 111
 112 dset theta a*R/H*sin((90-sigma/2)*pi/180)
 113 plane ax1 d 1.9*D "H+1.9*D/tan(pi/180.*sigma/2.)" 0 -1 -1
 114 pcone sh1 ax1 0 100*sin((sigma-90)/2*pi/180.) 100
 115 trotate sh1 0 0 0 0 0 1 -theta*180/pi
 116 tcopy sh1 sh2
 117 trotate sh2 0 0 0 0 0 1 180
 118 box sh -D/2 -D/2 72 D D 20
 119 bcommon qq sh1 sh2
 120 bcut sharpener sh qq
 121
 122 bcut body base sharpener
 123
 124 # make a shank
 125 puts "Making a shank..."
 126 plane pl2 0 0 -40  0 0 1
 127 pcylinder shank pl2 4 40
 128 pcone transit R 0 R
 129 plane pl3 0 0 -40  0 0 -0.5
 130 pcone tail pl3 R 0 0.5
 131 bfuse shank shank tail
 132 bfuse shank shank transit
 133 bfuse drill body shank
 134
 135 # check result
 136 checkshape drill
 137
 138 # show result
 139 puts "Displaying result..."
 140 incmesh drill 0.01
 141 vdisplay drill
 142 vsetdispmode drill 1
 143 vrenderparams -msaa 8
 144 vfit
 145
 146 # show section and sweep path
 147 ttranslate sec_1 0 0 H; trotate sec_1 0 0 0 0 0 1 a*180/pi; incmesh gg 0.01; vdisplay gg sec_1