【導(dǎo)讀】本文主要是對某溝槽凸輪的三維建模和加工工藝進(jìn)行研究。和圍繞加工中心應(yīng)用等相關(guān)方面進(jìn)行一定的有實用價值的探討。建立合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)，從而為實現(xiàn)并行設(shè)計打下基礎(chǔ)。

　　

【正文】 切削路徑方向或投影方式等作為產(chǎn)生刀具軌跡的依據(jù)，使產(chǎn)生的刀具軌跡能更逼近曲面的幾何形狀。曲面加工可以用來加工水平或傾斜度的曲面。曲面加工要求所選擇的曲面必須能夠形成連續(xù)的刀具軌跡。通過設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)所產(chǎn)生刀具 軌跡能更逼近曲面的幾何形狀。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 23 表面加工即平面加工，所產(chǎn)生的刀具軌跡也是以等高分層的形式進(jìn)行分層加工。表面加工通過配置加工參數(shù)，可以用來粗加工或精加工與退刀面平行的大面積或平面度要求較高的平面，加工表面可以是一個平面也可以是幾個共面的平面。 輪廓加工所產(chǎn)生的刀具軌跡也是以等高分層的形式，沿著曲面輪廓進(jìn)行分層加工。輪廓加工通過配置加工參數(shù)，可以用來粗加工或精加工垂直度或傾斜度不大的輪廓表面。輪廓加工要求所選擇的加工表面必須能夠形成連續(xù)的刀具軌跡。 腔槽加工主要用來加工不 同形狀的凹槽。 基 于 Plo/E 與虛擬數(shù)控加工技術(shù)的研究腔槽加工可以用于在體積塊粗加工之后進(jìn)行的精加工，也可以直接用于精加工銑削。腔槽加工可以用于銑削腔槽中包含的水平面、垂直面或傾斜曲面。 軌跡加工是以掃描方式，使刀具沿著所選定的軌跡進(jìn)行銑削加工。若針對特別的溝槽進(jìn)行加工，刀具的外形則需要根據(jù)欲加工的溝槽形狀來定義，即使用成型刀具沿著設(shè)定的刀具軌跡對特別的溝槽或外形進(jìn)行加工。 孔加工用于各類孔系零件的加工，包括鉆孔、銼孔、鉸孔和攻絲等。 螺紋加工用于在圓柱表面上切削出內(nèi)外 螺紋，在進(jìn)行螺紋加工時，刀具類型必須為螺紋銑刀，而不是常規(guī)的銑刀。 Pro/NC 模塊的刻模加工用于實現(xiàn)溝槽類裝飾特征或圖像符號的雕刻加工。 陷入加工也可稱為插削加工，是以插入鉆削的方式用于切削工件去除材料。陷入加工主要應(yīng)用于有凹槽或凸形的工件，當(dāng)槽內(nèi)或凸形周邊有大量要切除的材料時，采用常規(guī)的方法切削這些余量，不僅費時，且易損耗刀具，增加制造成本。而陷入加工可以像鉆削一樣進(jìn)行加工，具有較高的排屑效率和加工效率，是一種比較好的粗加工方法。 、重新粗加工和精加工 Pro/NC 模塊中粗加工、重新粗加工和精加工一般配合使用，是加工過程中的不同階段，其加工軌跡類似，但是切削參數(shù)并不相同，每個階段要達(dá)到的加工目標(biāo)和側(cè)重點也不相同。粗加工用于以均勻的步距深度增量方式高效率的銑削件去除材料。重新粗加工可以稱作半精加工，可以根據(jù)已經(jīng)進(jìn)行的粗加工 NC 序列自動計算余量以產(chǎn)生本次 NC 序列將要完成的刀具軌跡，以便之加工粗加工序列無法到達(dá)的區(qū)域。對于粗加工后繼續(xù)進(jìn)行半精加工的工件，可以很容易的控制其加工其加工余量，適合對復(fù)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 24 雜零件模型進(jìn)行第二次粗加工。只能對粗加工刀具軌跡進(jìn)行重新粗加工，使用其他加工方法生成的刀具軌跡無法進(jìn)行重新粗加工。精加工是在粗加工和重新粗加工后加工參照零件的細(xì)節(jié)部分，對工件進(jìn)行的小切削量加工，目的是為了獲得預(yù)期的尺寸精度和表面質(zhì)量。系統(tǒng)自動識別所定義的銑削窗口內(nèi)的零件形狀，自動生成刀具軌跡。粗加工、重新粗加工和精加工可用于高速模具加工，特別用于加工輸入的非實體幾何并可直接加工包含 STL 格式多面數(shù)據(jù)的模型。 加工參數(shù)的設(shè)定直接影響加工效率和加工質(zhì)量。開粗時，刀具的水平進(jìn)給量為刀具直徑的 75%以下，垂直進(jìn)給量為 。球頭銑刀平行逆光到步距值為 。開粗公差為 ，加工余量為 。光刀公差 ~。在同等加工條件下，開粗階段垂直進(jìn)給量與刀具直徑成正比。 刀具 轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率受加工材料硬度、性能等多種因素影響，進(jìn)給率與直徑成正比。有較大變動范圍。刀具材料硬度、進(jìn)給量、加工類型、設(shè)備同等加工條件下，刀具轉(zhuǎn)速與直徑成反比，具體使用時還可以根據(jù)實際刀具規(guī)格參數(shù)加以調(diào)整。 刀具軌跡的創(chuàng)建 Pro/E 提供了強大的坐標(biāo)系設(shè)定功能，它包括絕對坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系和加工坐標(biāo)系。建立幾何模型時，可以隨時變換工件坐標(biāo)系以方便工件 建模，進(jìn)入加工模塊后出現(xiàn)加工坐標(biāo)系，它也可以根據(jù)需要進(jìn)行各種變換，加工坐標(biāo)系的位置和方向常常和機床的起始點有關(guān)，在生成操作前應(yīng)注意認(rèn)真檢查，其主要作用是 ： ； ，重新建立起起始位置 ； ，重新建立起始位置和方向 ； ，如加工相似零 件或在不同機床上安裝零件。 建立加工坐標(biāo)系一般應(yīng)遵循以下原則 ： 。 易快速對刀的位置。 。 。 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作 在虛擬數(shù)控加工 時 ，先進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。首先打開要加工的模具文件并進(jìn)行調(diào)整，然后創(chuàng)建工藝文件和制造設(shè)置。 為了方便文件保存和檢索，在每次創(chuàng)建數(shù)控加工程序文件前，建議建一個文件夾，把所需要的文件復(fù)制到該文件夾，并把 Pro/E系統(tǒng)的工作目錄設(shè)置到該文件夾下，這東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 25 樣在操作時所保存的文件都會保存在這個文件夾下，當(dāng)需要查詢和調(diào)用所需要的文 件時，就會很方便地檢索到。 (1) 以裝配方式裝配參照模型 如圖 ，在“制造”菜單中依次使用“制造模型”→“裝配”→“參照模型”命令。系統(tǒng)彈出打開對話框，選取 零件模型文件，單擊“打開“按鈕。工作區(qū)顯示如圖 41 所示，頂部為元件裝配操控面板。用鼠標(biāo)單擊選取 NC_ASM一 DEF 一 CSYS 坐標(biāo)系和前面凸模中創(chuàng)建的坐標(biāo)系 CSO，系統(tǒng)自動選擇裝配約束類型為“坐標(biāo)系”，單擊右側(cè) 按鈕，完成參照模型的放置。 圖（ ） 某 溝槽凸輪三維圖 → 圖 （ ） 使用“制造模型 ”→ “裝配 ”→ “參照模型” 圖 (2)在窗口右側(cè)模型樹中選擇特征 。 (如圖 ) 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 26 圖（ ） 編輯定義圖 (3)創(chuàng)建坐標(biāo)系 單擊“創(chuàng)建基本坐標(biāo)系”按鈕 ，打開“坐標(biāo)系” 對話框。作為創(chuàng)建坐標(biāo)系的參考，然后在 “坐標(biāo)系”的 對話框“定向”選項葉中調(diào)整坐標(biāo)軸的方向，如圖 43所示，最后單擊 “確定” 鈕，完成創(chuàng)建，最后保存文件。 圖（ ） 定向設(shè)置圖 操作設(shè)置 選擇“制造”“制造設(shè)置”“操作”命令 ，如圖（ ）所示 系統(tǒng)彈出操作設(shè)置對話框如圖（ ） 所示。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 27 圖（ ） 操作 命令 圖 圖（ ） 操作設(shè)置對話框 單擊“ NC 機床”右側(cè) 按鈕，系統(tǒng)彈出機床設(shè)置對話框，如圖（ ）所示。 圖（ ）機床設(shè)置對話框 單擊“切削刀具”選項卡，如圖（ ）所示。單擊按鈕，彈出“刀具設(shè)定”對話框。設(shè)置表面銑削刀具類型為“銑削”，選擇刀具材料為硬質(zhì)合金鋼 YG8，選擇刀具單位為“毫米”，如圖（ ）所示，單擊“應(yīng)用”按鈕，確認(rèn)即可。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 28 圖（ ） 刀具設(shè)定圖 加工方式的選擇圖（ ）： 圖（ ） 加工方式的選擇圖 面銑削的參數(shù) 圖（ ） ： 圖（ ） 面銑削的參數(shù)圖 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 29 生成 刀具的軌跡圖（ ） 圖（ ） 生成刀具軌跡播放圖 圖（ ） 生成刀具軌 圖 CL數(shù)據(jù)的輸出圖（ ）： 圖（ ） CL 數(shù)據(jù)輸出窗口 圖（ ） 定制對 話框 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 30 某溝槽凸輪零件的其他面的加工以及溝槽和孔的加工都 可以采用仿真的加工方式加工出來 。 加工溝槽仿真加工的數(shù)控程序生成： P100 N0 N10 G54 N20 S1200 M03 ；主軸順時針轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 1200 N30 G00 X6 Y32 Z5 M08 ；冷卻液開 N40 G01 Z5 F60 ；直線插補每分進(jìn)給為 60 N50 G25 ；主軸速度波動檢查關(guān)閉，換刀 N60 G01 N70 G25 N80 G00 Z50 N90 ；換刀準(zhǔn)備精銑加工 N100 G55 ；第二工件坐標(biāo)系設(shè)定 N110 S1500 M03 N120 G00 Z5 ；刀移動到 A點 N130 G01 Z8 F80 N140 G02 R21 ；銑到 B點 N150 G01 ；銑到 C點 N160 G02 R32 ；銑到 D點 N170 G01 ；銑到 E點 N180 G02 R21 ；銑到 F點 N190 G02 R58 ；銑回到 A點 N200 G00 Z100 M09 ；關(guān)冷卻液 N210 G00 X0 Y0 M05 M30 ；主軸關(guān)，程序結(jié)束 本章小結(jié) 在本章中，以某溝槽凸輪模型的加工為例，闡述了利用 Proe 系統(tǒng)軟件對具體工件進(jìn)行虛擬加工的基本順序和操作方法； 并得出了仿真加工刀具軌跡 和加工數(shù)據(jù)的輸出， 同時也介紹了一些數(shù)控加工的知識。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 結(jié)束語 31 結(jié)束語 虛 擬機床技術(shù)是發(fā)展數(shù)控技術(shù)的一種有 效 途徑。虛擬制造技術(shù)從根本上改變了以往對制造資源的依賴性，允許更改和快速璧 :新定義虛擬模型，并提供一個包括環(huán)境、信息、合作機制、通 訊及知識等三維可 變花的 環(huán)境。應(yīng)用虛擬制造技術(shù)，設(shè)計人員可以模擬和評估產(chǎn)品的功能不可加工性等方面存在的問題 ； 企業(yè)可以靈活地進(jìn)行資源配置和安排生產(chǎn)。虛 擬技術(shù) 應(yīng)用的另外一個重要領(lǐng)域是數(shù)控操作人員的培訓(xùn)。 本文的主要研究工作概括如下： 當(dāng)今世界制造業(yè)的發(fā)展趨勢，簡要 闡述了一種全新理念的制造技術(shù) — 虛擬制造技術(shù)。對虛擬制造技術(shù)的重要組成 部 分的虛擬加工技術(shù)，進(jìn)行了 較為 深入細(xì)致的探討，并實現(xiàn) 了仿真數(shù)控加工 過程； Pro/E 三維造型軟件的曲面造型等功能，對具有型腔鍛件模型的溝槽凸輪的造型方法進(jìn)行了探討 ； 定加工工藝路線，機械加工余量和切削用量、基本工時的確定。在本文 中 所選定的 工件的加工工藝路線正確合理， 能夠 保證加工工件的精度。 4. 利用 Pro/E 的 NC 模塊對溝槽凸輪的仿真加工過程的軌跡生成，軌跡的演示過程，加工過程中參數(shù)的轉(zhuǎn)化。 總之，本文 所做的研究主要完成了虛擬加工環(huán)境的部分幾何建模，完成了刀具軌跡的生成 ，實現(xiàn)了加工過程的仿真。特別是利用 Pro/E 的 使用進(jìn)行數(shù)控仿真加工，能夠顯著地縮短加工時間，提高加工安全性和經(jīng)濟效益，有較強的現(xiàn)實意義。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 致謝 32 致 謝 .在指導(dǎo)老師的悉心認(rèn)真 的指導(dǎo)下，經(jīng)過三個多月自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在這個過程中，對機械加工工藝和夾具設(shè)計有關(guān)的知識有了更深的理解，增強了對本專業(yè)綜合知識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。 謝謝各位老師對我的指導(dǎo)和幫助，這將對我以后的生活工作都很大的幫助，以及專業(yè)知識的了解的更加深入，這是我們以前在課本上根本是學(xué)不到的。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 33 參 考 文 獻(xiàn) [1]劉昌祺 牧野 洋 曹西京主編的凸輪機構(gòu)設(shè)計。北京：機械工業(yè)出版社 2021 [2]曹西京等 復(fù)雜弧面凸輪的可視化設(shè)計。北京 ：機械設(shè)計與研究， 2021（增刊