liuhai903313936的专栏

典型零件（平面凸轮）的加工工艺分析案例 实例. 以图A-54所示的平面槽形凸轮为例分析其数控铣削加工工艺。 图A-54 平面槽型凸轮简图 案例分析： 平面凸轮零件是数控铣削加工中常用的零件之一，基轮廓曲线组成不外乎直线—曲线、圆弧—圆弧、圆弧—非圆曲线及非圆曲线等几种。所用数控机床多为两轴以上联动的数控铣床，加工工艺过程也大同小异。 1. 零件图纸工艺分析 图样分析主要分析凸轮轮廓形状、尺寸和技术要求、定位基准及毛坯等。 本例零件是一种平面槽行凸轮，其轮廓由圆弧HA、BC、DE、FG和直线AB、HG以及过渡圆弧CD、EF所组成，需要两轴联动的数控机床。材料为铸铁、切削加工性较好。 该零件在数控铣削加工前，工件是一个经过加工、含有两个基准孔直径为φ280mm、厚度为18mm的圆盘。圆盘底面A及φ35G7和φ12H7两孔可用作定位基准，无需另作工艺孔定位。 凸轮槽组成几何元素之前关系清楚，条件充分，编辑时所需基点坐标很容易求得。 凸轮槽内外轮廓面对A面有垂直度要求，只要提高装夹度，使A面与铣刀轴线垂直，即可保证：φ35G7对A面的垂直度要求由前面的工序保证。 2. 确定装夹方案 一般大型凸轮可用等高垫块垫在工作台上，然后用压板螺栓在凸轮的孔上压紧。外轮廓平面盘形凸轮的垫板要小于凸轮的轮廓尺寸，不与铣刀发生干涉。对小型凸轮，一般用心轴定位，压紧即可。 根据图A-54所示凸轮的结构特点，采用“一面两孔”定位，设计一“一面两销”专用夹具。用一块320mm×320mm×40mm的垫块，在垫块上分别精镗φ35mm及φ12mm两个定位销孔的中心连接线与机床的x轴平行，垫块的平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查。 图A-55为本例凸轮零件的装夹方案示意图。采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时因螺母松动引起的振动。 图A-55凸轮装夹示意图 3. 确定进给路线 进给路线包括平面内进给和深度进给两部分路线。对平面内进给，对外凸轮廓从切线方向切入，对内凹轮廓从过渡圆弧切入。在两轴联动的数控铣床上，对铣削平面槽形凸轮，深度进给有两种方法：一种是xz（或yz）平面来回铣削逐渐进刀到即定深度；另一种方法是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到即定深度。 本例进刀点选在（150，0），刀具在y+15之间来回运动，逐渐加深铣削深度，当达到即定深度后，刀具在xy平面内运动，铣削凸轮轮廓。为保证凸轮的工件表面有较好的表面质量，采用顺铣方式，即从（150，0）开始，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凸轮廓按逆时针方向铣削，图A-56所示为铣刀在水平面的切入进给路线。 图A-56 平面槽形凸轮的切入进给路线 4. 选择刀具及切削用量 铣刀材料和几何参数主要根据零件材料切削加工性、工件表面几何形状和尺寸大小不一选择；切削用量则依据零件材料特点、刀具性能及加工精度。通常为提高切削效率要尽量选用大直径的铣刀；侧吃刀量取刀具直径三分之一到二分之一，背吃刀量应大于冷硬层厚度；切削速度和进给速度应通过实验来选取效率和刀具寿命的综合最佳值。精铣时切削速度应高一些。 本例零件材料（铸铁）属于一般材料，选用φ18mm硬质合金立铣刀，主轴转速取150～235r/min，进给速度取30～60mm/min。槽深14mm，铣削余量分三次完成，第一次背吃刀量8mm，第二次背吃刀量5mm，剩下的1mm随同精铣一起完成。凸轮槽两测面各留0.5～0.7mm精铣余量。在第二次进给完成之后，检测零件几何尺寸，依据检测结果决定进刀深度和刀具半径偏置量，最后分别对凸轮槽两测面精铣一次，达到图样要求的尺寸。

平面凸轮数控铣削编程实例三： 平面凸轮零件图如图8-40所示，工件的上、下底面及内孔、端面已加工。完成凸轮轮廓的程序编制。 解：① 工艺分析。从图8-40的要求可以看出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，内孔为设计基准，其余表面包括4-Ф13Ｈ7孔均已加工。故取内孔和一个端面为主要定位面，在连接孔Ф13的一个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。 因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上，这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。 ② 加工调整。零件加工坐标系Ｘ、Ｙ位于工作台中间，在Ｇ53坐标系中取Ｘ＝-400，Ｙ＝-100。Ｚ坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用Ф20的立铣刀，零件上端面为Ｚ向坐标零点，该点在Ｇ53坐标系中的位置为Ｚ＝-80处，将上述三个数值设置到Ｇ54加工坐标系中，即Ｇ54：Ｘ＝-400，Ｙ＝-100，Ｚ＝-80.凸轮轮廓加工工序卡见表8-17。 表8-17　铣凸轮轮廓加工工序卡 材料 45 零件号 812 程序号 8121 操作序号 内容 主轴转速 /r.min-1 进给速度 /r.min-1 刀具 号数 类型 直径/mm 1 铣凸轮轮廓 2000 80、200 1 20mm立铣刀 20 ③ 数字处理。该凸轮加工的轮廓均为圆弧组成，因而要计算出基点坐标，才可编制程序。在加工坐标系中，各点的计算坐标如下。 弧BC的中心Ｏ1点： Ｘ＝-（175＋63.8）　　sin8°59′=-37.28 Y＝-（175＋63.8）　　cos8°59′=-235.86 弧EF的中心Ｏ2点： X2 + Y2= 692 (Ｘ-64)2+ Y2= 212 X=65.75,Y=20.93 解之得 弧HI的中心Ｏ4点： Ｘ＝-（175＋61）cos24°15′=-215.18 Y＝（175＋61）sin24°15′=96.93 弧DE的中心Ｏ5点： X2 + Y2= 63.72 (Ｘ-65.75)2+ (Y-20.93)2= 21.302 X=63.70,Y=-0.27 解之得 B点： X＝-63.8sin8°59′=-9.96 Y＝-63.8cos8°59′=-63.02 C点： X2 + Y2= 642 (Ｘ＋37.28)2+ （Y＋235.86）2= 1752 X=-5.57,Y=-63.76 解之得 D点： (Ｘ-63.70)2+ （Y＋0.27）2= 0.32 X2 + Y2= 642 X=63.99,Y=-0.28 解之得 E点： (Ｘ-63.7)2 + (Y＋0.27)2= 0.32 (Ｘ-65.75)2 + (Y-20.93)2= 212 X=63.72,Y=-0.03 解之得 F点： (Ｘ＋1.07)2 + (Y-16)2= 462 (Ｘ-65.75)2 + (Y-20.93)2= 212 X=44.79,Y=-19.6 解之得 G点： (Ｘ＋1.07)2 + (Y-16)2= 462 X2 + Y2= 612 X=14.79,Y=59.18 解之得 H点： Ｘ＝-61cos24°15′=-55.62 Y＝61sin24°15′=25.05 解之得 I点： X2 + Y2= 63.802 (Ｘ＋215.18)2+(Y-96.93)2=1752 X=-63.02,Y=9.97 根据上面的数值计算，可画出凸轮加工走刀路线，如图8-41所示。 ④ 编写加工程序。凸轮加工的程序及说明见表8-18。 表8-18 凸轮加工的程序 参数设置：H01=10;G54:X=-400,Y=-100,Z=-80 程 序 说 明 N10 G54 X0 Y0 Z40 进入加工坐标系 N20 G90 G00 G17 X-73.8 Y20 由起刀点到加工开始点 N30 M03 S1000 启动主轴，主轴正转（顺铣） N40 G00 Z0 下刀至零件上表面 N50 G01 Z-16 F200 下刀切入工件，深度为工件厚度＋1mm N60 G42 G01 X-63.8 Y10 F80 H01 刀具半径右补偿 N70 G01 X-63.8 Y0 切入零件至Ａ点 N80 G03 X-9.96 Y-63.02 R63.8 切削ＡＢ N90 G02 X-5.57 Y-63.76 R175 切削ＢＣ N100 G03 X63.99 Y-0.28 R64 切削ＣＤ N110 G03 X63.72 Y0.03 R0.3 切削ＤＥ N120 G02 X44.79 Y19.6 R21 切削ＥＦ N130 G03 X14.79 Y59.18 R46 切削ＦＧ N140 G03 X-55.26 Y25.05 R61 切削ＧＨ N150 G02