基于proe2001和辛辛那提马刀1000的端面凸轮加工.doc

基于proe2001和辛辛那提马刀1000的端面凸轮NC加工刘学江 刘静 王纪周 刘丽华（唐山学院 唐山工业职业技术学院 唐山信德锅炉集团有限公司 河北 唐山 063000）摘要：本文介绍了端面凸轮的三轴近似加工，包括加工方案的选择、造型方法和加工程序的编制。目的是探索一种低成本的加工方法。本文采用的三轴近似加工方法在批量较小、精度要求不高时可以大幅度降低成本。经实践检验，可以满足用户的精度要求。本文可以作为同类零件加工的一个借鉴。关键词：proe 端面凸轮 NC加工NC machining of edge cam based on proe2001 and Cincinnati VMC-1000Liuxuejiang Liujing Wangjizhou Liulihua(Tangshan college Tangshan industry vocational technology college Tangshan XinDe boiler group Ltd. Tangshan city Hebei province 063000)Abstract: This paper introduces an approximative way for edge cam machining , including machining scheme, mould-making,programming,etc.The purpose is to find a cheaper way.The method introduced here can reduce cost greatly with small batch and low precision.Its verified that the part machined by this way satisfied the client This paper can be a reference for similar parts machining.Key words: proe edge cam NC machininga b图1本文介绍的端面凸轮三维图1.工件简介凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以获得连续或不连续的任意预期运动。由于凸轮机构具有多用性和灵活性, 因此广泛应用于机械、 仪器、 操纵控制装置和自动生产线中, 是自动化生产中主要的驱动和控制机构。本文要介绍的凸轮如图1所示，该凸轮用于韩国产某型号包装机械。2.加工方案的确定依据该凸轮的使用，加工方法应采用四轴加工，而且所用铣刀直径应该和与该凸轮相配使用的滚子直径一致，才能加工出原理上完全正确的凸轮。我单位的辛辛那提加工中心恰好具备四轴加工功能，所以初步方案定为四轴加工。经过进一步研究，发现四轴加工方案有一个弊病，就是凸轮要加工的部位尺寸相对第四轴和主轴很小，使用普通刀具的话根本够不着加工面，而且凸轮可以装卡的部位尺寸较窄，只有十几毫米，装卡不可靠。如图2所示。主轴第四轴刀具工件图2四轴加工示意图可靠的方法是做一个比较长的心轴，把凸轮装卡在心轴上，而且远离第四轴的卡盘，使主轴与第四轴不会发生干涉。这样又会增加加工心轴的费用，加工成本升高，该凸轮只有十件，批量小，这样做显然不经济。采用三轴加工方案，利用三爪卡盘，将三爪卡盘固定在工作台上，凸轮毛坯用卡盘卡紧。这样加工的话，不论是用球头铣刀还是用平底指状铣刀，在凸轮曲面和小圆柱面相交的部位都会有部分材料不能切除，如图3所示，铣刀直径越大，残留的材料越多，对凸轮精度影响越大。三轴加工时，这个部位会有残余材料不能切除图3三轴加工的理论缺陷经与客户协商，决定采用三轴加工方案试加工一个凸轮，如果能满足使用要求，就采用比较经济的三轴加工方案，如果不能满足要求就采用四轴加工方案。3.造型客户图纸的数据是在凸轮圆周上每隔10曲面上的点距离底面的距离，如图4所示。图4客户图纸 根据图纸数据进行凸轮造形。本文的造形方法如下：先用拉伸的方法做出大圆柱，在大圆柱的圆周上均匀地做36个参考平面，间隔10；按客户图纸上给的每点的高度做与底面平行的参考平面；用三面相交（两个互相垂直的参考平面和圆柱面）的方法做出36个点，如图5所示。图5 造型方法示意用样条曲线连接36个点，得到一条曲线，将这条曲线投影到大圆柱面上得到一条完全在圆柱面上的曲线（不投影的话样条曲线不完全在圆柱面上）；用拉伸的方法做出小圆柱，采用同样的方法得到在小圆柱上的曲线；利用这两条曲线采用高级曲面造形方法中的边界法可以做出凸轮曲面。利用这个曲面对圆柱进行切割，这样就得到了实体上的凸轮曲面，将其余简单特征补齐，完成的造形如图1所示4.编程凸轮毛坯为铸铁件，在曲面上和小圆柱上都有余量，本方案拟采用直径大于大小圆柱半径差的立铣刀，将小圆柱上的余量一次切除，所以毛坯零件干脆做成直径与大圆柱相等，高度与实际毛坯高度相等的圆柱体。将凸轮零件和毛坯零件保存在一个文件夹下备用。新建一个加工文件，首先调入凸轮零件，再将凸轮毛坯调入，将两个零件装配在一起。设置operation对话框，把机床设成三轴铣床。创建编程坐标系（与加工坐标系一致），将坐标系设在凸轮的顶部中央，将凸轮曲线最高的地方朝向X方向，这样加工调试时便于观察。设置刀具对话框，将刀具直径设为16mm(这是手头现有的直径比较合适的刀)。切削方式选择块铣削，留0.5mm的加工余量，分层深度取为5mm，走刀路径如图6所示.图6第一道工序块铣削刀具路径加工程序如下：（限于篇幅只给出开头和结尾部分）:N1(MSG,Date:11/14/04 Time:13:20:25)N2G40 G90 G17N3 G00 T1 M6N4 S800 M3N5 G0 X-30.699 Y-13.408N6 Z2.N7 G1 X-30.682 Y-13.448 Z1.996 F120.N8 X-29.941 Y-15.026 Z1.844N9 X-29.119 Y-16.563 Z1.691.N285 G2 X32.73 Y-7.137 I-.023 J.007 F120.N286 G2 X30.983 Y-12.74 I.105 J-.039 F120.N287 G1 X33.055 Y-14.26 F120.N288 Z2. F3000.N289 M5:第二道工序选择清根清角，采用手头现有刀具中直径最小的6mm立铣刀，分层深度取为1mm，不留余量。本道工序后，只有凸轮曲面上还有台阶状余量。走刀路径如图7所示。程序略。图7第二道工序清根清角刀具路径第三道工序用6mm立铣刀对凸轮曲面进行曲面铣削，不留加工余量。走刀路径如图8所示。程序略。图8第三道工序曲面铣削刀具路径5.结论5.1采用如上加工方法得到的凸轮在小圆柱上会留下一些刀痕，经与客户协商，客户认为不影响使用，不必采用精加工方法去除。该凸轮经客户使用，完全可以满足使用要求。所以余下的全部凸轮都是按以上加工方法进行加工的。5.2尽管加工方法从原理上有缺陷，若能尽量控制误差（本文例子中刀具直径越小误差越小），能达到使用要求的话，可以简化加工方法，节约加工成本。参考文献:赵德勇,刘学江,王会刚, Pro/ENGINEER数控加工(基础篇), 北京,清华大学出版社,20