浅谈平面凸轮的加工及工艺.doc

描述：数控加工生活中需要加工各种的零部件，在生产加工过程中，我们会遇到一些凸轮类零件，凸轮零件在生活中的应用随处可见，我们要如何加工凸轮类零件呢？ 我们应该慎重的选择切削参数，刀具，性能好的机床和合适的铣削. 摘要：数控加工生活中需要加工各种的零部件，在生产加工过程中，我们会遇到一些凸轮类零件，凸轮零件在生活中的应用随处可见，我们要如何加工凸轮类零件呢？我们应该慎重的选择切削参数，刀具，性能好的机床和合适的铣削方式以达到要求的位置精度，形状精度和尺寸精度，并且要知道加工过程中发生欠切和过切现象的分析和解决方法。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的工件，凸轮的主要功能是使从动杆按照工作需求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动，等速运动和不等速运动。凸轮一般可分为三大类：盘形凸轮：凸轮为绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件。移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动的构件。圆柱凸轮：凸轮是圆柱体，可以看做是将移动凸轮卷成一个圆柱体。按从动件的形状分四类：平底式从动件。顶尖式从动件。曲底式从动件。滚子式从动件。顶尖式从动件。按凸轮与从动件维持运动副接触的方式分两类：几何形封闭方式。力封闭方式。本文举例的凸轮按规格分别属于盘形凸轮、平底式从动件和几何封闭方式。我们从拿到图纸和毛坯到成品的完成需经以下步骤：零件图纸的阅读；确定装夹方案；确定进给路线；选择刀具及切削用量；编制程序，加工和测量检测；加工后的处理。1工艺分析1.1零件图分析凸轮由于本身运动规律和传递力的特殊性，在各种自动机械、仪表及自动控制装置中被广泛应用。该凸轮工件是一种平面槽形凸轮，槽宽28mm，工作表面粗糙度为Ra1.6um，材料为HT300。工件在数控铣削加工前，35G7和12H7的两个基准孔及凸轮槽之外的其他尺寸已加工，半产品为一圆盘。1.2确定装夹方案一般大型凸轮可以采用等高垫铁垫在工作台上，中心孔找正后，确定坐标原点，然后用压板螺丝在凸轮的工艺孔上压住。外轮廓平面盘形凸轮的垫块要小于凸轮的轮廓尺寸，不与铣刀发生干涉。对于小型凸轮，一般用心轴定位、压紧即可。根据本文的凸轮结构特点，采用一面两孔定位，以圆盘底面和35G7、12H7的两孔作定位基准，并设计一个一面两销的专用夹具。用一块320mmx320mmx40mm的垫块，在垫块上分别精镗35及12两个定位销安装孔，并配定位销，孔距为800.05mm，垫板的平面度为0.05，加工前先固定垫板，使两定位销孔的中心线与机床的X轴平行，垫板的平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查。采用两个螺母夹紧，以提高装夹刚性，防止铣削时产生震动。1.3确定进给路线该平面槽型凸轮铣削的深度进给方法有两种：一是按照凸轮槽的轮廓现状，沿斜线下刀，逐渐到达既定深度；二是先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深度。本例中采用斜线下刀，当到达既定深度后，刀具在XY平面内运动，铣削凸轮轮廓。但要注意，螺旋或斜线的深度等于每次槽深度进刀量。为保证凸轮的工作表面有较好的表面质量，采用顺铣方式走刀。1.4选择刀具及切削用量该工件材料为铸铁，是典型的脆性材料，切削时生成崩碎切屑，由于切削与刀具前面的接触长度短，切削力和切削热集中在刃区。虽然切削层单位面积切削力比切削刚时小的多（约为0.6倍），切削温度也底很多（约比切刚低20%-30%），但切削铸铁时刀具切削刃处温度最高且有很高压应力，再加上切削过程中被切削的金属层频繁的无规则断裂，使切削过程不太稳定，对刀刃有很大的冲击。因此就要求刀具材料具有较高的强度和冲击韧度。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的1/3-1/2，背吃刀量应大于冷硬层厚度；切削速度和进给速度应通过试验选取效率和刀具寿命的综合最佳值，可以根据刀具厂家提供的刀具手册参考取值。本例中选用20mm高速刚立铣刀进行粗、精加工。5.工件坐标系按照设计基准和工艺加工基准相一致的原则，一般选取较长的设计基准为工件坐标系的X轴。安装凸轮前，找正垫板35mm定位销孔，以其圆心右边40mm处为工件坐标系XY原点；Z方向原点取凸轮槽上表面。在加工前需注意检查工件的装夹方向是否同电脑中的图形方向相同。2制定加工工艺根据加工的特点以及加工工序的划分，一般可按下列方法进行：1.以一次安装、加工作为一道工序。2.以同一把刀具加工的内容划分工序。3.以加工部位划分工序。4.以粗、精加工划分工序。根据以上原则，该零件的加工工艺如下：选用直径为20mm的立铣刀发表论文网，根据先粗后精的原则，因此要首先粗加工，留有一定余量。然后再用20mm的立铣刀再进行精加工。这样不仅保证了加工精度又节约了加工时间。3程序编制凸轮不仅可以用传统手工编程方法来进行编写程序，然而我们也可以用一些软件来对其进行自动编程，下面是利用UG软件来进行自动编程。它的特点是编程速度较快，加工效率高，加工路线优化。但是后处理是采用的指令代码较为单一，生成程序较长，所以加工时间较长。首先绘图，然后刀具，然后加工，生成程序。UG生成并经修改后可以直接使用的程序：%O0001G0G90G54X55.9839Y29.4222S500M03Z5G3X68.2318Y41.8762Z-3.4I4.5747J7.7506K2.4115X66.0882Y45.1783I-64.8217J-39.7332F250.I7.5J0.0F250.G1X-37.5Z-32.G0Z5.M02%4加工和测量检测4.1加工需要指出的是，这个程序采用螺旋下刀和自动换刀功能。采用螺旋下刀是保证下刀时不会对工件造成振动的影响，以及达到保护刀具的作用。采用自动换刀是由于这样能够节省时间，方便加工，同时避免了反复手工换刀造成的偏差。加工中我们采用气枪吹气来代替切削液冲洗，因为采用小切深，高转速，所以用气枪就可以达到散热和保持工件表面清洁的目的。同时也能防止工件由于切削液浇注造成的生锈的情况。4.2测量检测工件完成后先不将工件卸下，拿塞规的通止端分别在槽内走动，如果通规走的很顺畅，止规走的很艰难，说明工件尺寸正确。如果通止端都走的很顺畅，那就用游标卡尺量一下是否在公差范围之内。如果通规走的很艰难，说明尺寸还应余量，用卡尺量一下，然后再半径和长度磨耗里将补偿改到位。5加工后的处理加工工件后，在确认尺寸和位置精度没有错误的前提下将工件卸下。刀具由于磨损会造成工件铣削的地方产生毛刺，毛刺过多则会影响到精度。所以在毛刺产生时，要用刮刀将切口边缘沿同一方向刮一圈，以保证尺寸的正确和边缘的光滑度，不至于划破手，再将工件擦拭干净。工件卸下后，将夹具卸下。将工作台打扫干净，关闭计算机和机床。6平面槽形凸轮加工中的过切和欠切过切的现象即使在各种参数设定和CAD图形都正确的情况下，过切也有可能发生，最主要的检查方法是将刀具路径模拟一遍，在顶视图、边视图上反复检查外形铣削时的情况，下刀位置选择不当，也会过切。平面槽形凸轮工作表面粗糙度要求较高，在