-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-弧形板凸輪的數(shù)控加工實踐馮正奎畢長波（秦皇島職業(yè)技術(shù)學院,，河北秦皇島066000）摘要：闡述了在立式加工中心上，利用普通立銑刀加工帶狀曲面的工藝過程。包括UG/NX的曲面建模、生成曲面加工程序和工件的裝夾與對刀方法等。解決了由于工件剛性差引起的切削振動、生產(chǎn)率低和刀具費用高等問題。關(guān)鍵詞：弧形板凸輪UG/NX單向提刀切削NCMachiningPracticeforArcplateCamFENGZhengkui,BIChangbo(QinhuangdaoVocationalCollege,Qinhuangdao066000,CHN)弧形板凸輪（如圖一所示）相當于圓柱凸輪的一部分。凸輪的工作面是一條帶狀曲面，包括左側(cè)的上升部分、中間的平坦部分和右側(cè)的下降部分，各部分之間有過渡圓弧。該凸輪為葡萄酒灌裝機的主控凸輪，用來驅(qū)動酒瓶的升、降，從而使注酒管進入和退出酒瓶。加工凸輪工作面重點保證輪廓形狀準確、表面光滑，從而保證凸輪機構(gòu)的運動精度和平穩(wěn)性；其次是保證曲面與從動件滾子的接觸精度，滾子軸線沿凸輪徑向布置，所以在曲面建模時要特別注意曲面法線的方向。凸輪工作曲面的加工工藝則重點研究：刀具選用、刀具路徑、工件的裝夾和對刀操作等。圖一用不銹鋼板卷制成鋼圈作為工件的毛坯，經(jīng)車削加工后，鋼圈的內(nèi)、外圓柱面和上、下端面都已達到零件圖紙尺寸和表面質(zhì)量要求（外徑840mm，壁厚20mm，高136mm）。然后，將鋼圈沿斜線切割，一個鋼圈分割出三個零件毛坯。再經(jīng)過進一步的切割，各斜面留310mm的加工余量。需要注意的是：由于鋼圈經(jīng)過卷板、焊接和車削加工，存在內(nèi)應(yīng)力。切割分開后，圓弧半徑有變化，需要矯正，保證圓弧半徑偏差在2mm之內(nèi)，待切削加工后再進一步矯正?；⌒伟逋馆喛梢韵褚话銏A柱凸輪一樣，在四軸銑床上加工工作曲面，這種方法的加工原理、編程和機床運動各方面都很簡單，而且容易保證曲面輪廓形狀和-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-曲面法線方向。但是，該零件的弧板外徑為840mm，很難找到這么大規(guī)格的四軸銑床。如此大型的弧形板凸輪的工作曲面只好在立式加工中心（或銑床）上加工。曲面加工的程序需要運用CAM軟件生成。本文運用UG/NX4.0軟件進行曲面建模和生成加工程序。一、創(chuàng)建凸輪的工作曲面1、創(chuàng)建空間曲線圖二為展開的凸輪工作曲線的原始數(shù)據(jù)。圖二進入UG/NX4.0建模界面，插入一個草圖，在XZ面按照圖二尺寸創(chuàng)建平面圖形，然后將平面曲線纏繞在直接840mm的圓柱面上生成空間曲線。需要創(chuàng)建的圓柱略高于輪廓曲線高度（136），高度設(shè)為150，圓柱軸線沿著Z軸，放置在與平面曲線相切的位置。然后進行創(chuàng)建纏繞曲線操作：1）選擇圓柱面；2）選擇曲線所在的平面（草圖平面）；3）逐段點取平面曲線（變成紅色）。；“應(yīng)用”后生成纏繞在柱面上的凸輪工作曲線（以下稱空間曲線）。2、創(chuàng)建帶狀曲面凸輪的工作曲面是一條沿著空間曲線，寬度等于凸輪板厚度的帶狀曲面。一般三維軟件采用“掃掠（描）”方法創(chuàng)建這樣的曲面，即用一條過空間曲線端點的凸輪徑向線段（長度等于凸輪板厚度）作為曲面的截面線，空間曲線作為導(dǎo)引線，掃掠生成帶狀曲面。而UG/NX4.0的“沿導(dǎo)引線掃掠”獲得的曲面不正確，不通過比較，難以發(fā)現(xiàn)其錯誤：曲面上凸輪半徑方向的素線與凸輪軸線不垂直，這樣的曲面不能保證與從動件滾子很好地接觸，影響凸輪機構(gòu)的傳動精度和使用壽命。UG/NX4.0的另一種掃掠方法“已掃掠”（漢化版稱謂）可以創(chuàng)建正確的工作曲面。在創(chuàng)建過程中，軟件提示曲面法向方向，即凸輪軸線方向。而軟件的另一種創(chuàng)建曲面的方法“條帶生成器”更適合本例。這種方法是利用空間曲線偏置出一條曲面，具體步驟如下：首先選擇偏置曲線，即空間曲線，需要逐段點??；然后輸入“偏置距離”25，即條狀曲面的寬度（略大于弧形板厚度，目的是擴大切削范圍，彌補毛坯形狀誤差），其它設(shè)置不變。接著激活第二步“偏置視圖”。關(guān)于曲面的矢量方向：選擇Z軸（向上），即凸輪軸線方向。注意偏置方向應(yīng)指向內(nèi)側(cè)，否則“切換偏置側(cè)”?！皯?yīng)用”生成帶狀曲面。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-二、生成曲面加工程序凸輪的頂面已經(jīng)車削加工，不需要銑削加工，只需加工凸輪的上升和下降兩部分曲面，包括與頂面的圓弧過渡部分。所以需要將曲面分割出上升和下降兩部分。首先在曲面上欲分割的部位畫出兩條分割線，并與曲面一起復(fù)制到20層和30層各一份備用。在第20層，進入“修剪片體”操作，第一步在欲保留的一側(cè)（左側(cè)上升段）點選曲面，自動進入下一步，點選分界直線，然后“應(yīng)用”即修剪掉曲面右側(cè)的大部分，只保留左側(cè)少部分，如圖三所示。同樣，在第30層完成修剪操作，只保留右側(cè)部分。打開20層和30層，同時顯示兩部分曲面。圖三1、刀具的選擇在立式加工中心上加工空間曲面，一般選用立銑刀或牛鼻刀進行粗加工和半精加工；然后選用球刀進行精加工。本零件雖然加工面積不大，但加工余量不均勻（在曲面上切割，毛坯的輪廓精度較低），在310mm之間；而且工件形狀特殊，裝夾剛度不足，加之不銹鋼材料的切削性能較差，極易產(chǎn)生振動，所以不宜采用牛鼻刀進行強力切削。而采用10的普通高速鋼立銑刀，刀刃鋒利，切削力?。谎貤l狀曲面的長度方向，自下而上單向提刀切削，立銑刀的端面刃不切削，只有刀具的側(cè)刃工作，所以切削平穩(wěn)，而且生產(chǎn)效率高。粗加工每次吃刀深度2mm，運用UG軟件生成子程序，調(diào)用5次，完成粗加工，最后流0.3mm精加工余量。最后換一把新刀進行精加工。與粗加工一樣，精加工仍采用單向提刀切削方法，只是刀路密集，以保證曲面加工質(zhì)量。精加工時，平端立銑刀切削至曲面頂部圓弧過渡區(qū)，刀具端面刃起到修光作用，使圓弧與頂面的過渡十分光滑。所以，平端的立銑刀代替球刀進行精加工，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，刀具成本低。2、生成曲面加工程序進入UGNX4.0加工模塊，選擇“輪廓曲面區(qū)域（ContoursurfaceArea）”銑削方法。進入對話框，直接點選對話框中的“編輯參數(shù)”，進入“曲面驅(qū)動方式”對話框：首先選擇驅(qū)動幾何體，點選左側(cè)一段曲面；出現(xiàn)三個箭頭，其中，曲面法向方向的箭頭應(yīng)指向斜上方，否則點擊“材料反向”。點擊“切削方向”，-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-出現(xiàn)8個箭頭，點選其中向上的箭頭，確定刀具只沿著曲面長度方向向上提刀切削。其余選項如圖四所示，粗加工只需10次走刀：“步進”選擇“數(shù)字”，輸入數(shù)字10，表示10次走刀完成一條寬25mm的曲面的加工。完成參數(shù)設(shè)定后，生成刀具路徑，“確定”保存本次操作。在加工導(dǎo)航器中，將粗加工操作復(fù)制、粘貼得到另一個操作，作為曲面的精加工。只需將原來的“步進”選項的“數(shù)字”改為“殘余波峰高度”，“殘余高度”的值設(shè)為0.01。即兩刀之間殘留材料的高度為0.01mm。圖四生成刀具路徑后進入仿真，顯示一個切削循環(huán)：刀具沿曲面長度方向自下向上切削從最高處返回到起刀點的上方落刀，然后開始下一個切削循環(huán)。通過仿真確認刀具路徑無誤后生成G代碼程序，粗加工的G代碼程序作為整個粗加工的子程序，主程序中改變刀具的長度刀補值（G43H#7），以實現(xiàn)逐層切削。三、工件的加工操作1、工件的裝夾在VMC1000立式加工中心上進行單件小批量加工大型弧形板凸輪，使用通用夾具定位和夾緊工件。如圖五所示，使用兩臺同規(guī)格的平口鉗定位和加緊工件。首先使鉗體相