【正文】 凸輪輪廓加工工序卡見表 。因?yàn)榭资窃O(shè)計(jì)和定位的基準(zhǔn)，所以對(duì)刀點(diǎn)選在孔中心線與端面的交點(diǎn)上，這樣很容易確定刀具中心與零件的相對(duì)位置。工件的上、下底面及內(nèi)孔、端面已加工。 可見，計(jì)算機(jī)與數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用為凸輪的設(shè)計(jì)和加工提供了較大的方便，能很好地保證凸輪的設(shè)計(jì)要求和加工質(zhì)量。則每個(gè)軸坐標(biāo)按順序不返回零點(diǎn)。應(yīng)每次開機(jī)后也回機(jī)床零點(diǎn)使進(jìn)給系統(tǒng)有一個(gè)絕對(duì)的參考基準(zhǔn)，消除各軸問隙。 由此可見，圓整后仍有誤差，但已很小。 例如： 如圖 所示 曲線，經(jīng)數(shù)學(xué)處理后，已算得 X 軸方向的絕對(duì)坐標(biāo)值： 1 0X? ， 2 ? ， 3 ? ， 4 ? 。 (2)插補(bǔ)誤差：這是由于用直 線段或圓弧段逼近零件輪廓曲線所產(chǎn)生的誤差。 NC 數(shù)據(jù)處理部分根據(jù)兒何形狀數(shù)據(jù)及加工工藝參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)文件中的實(shí)體廠直線、圓弧、列表點(diǎn)少的數(shù)據(jù)重新排序，列表點(diǎn)先以三次 B樣條曲線進(jìn)行擬合，再用雙圓弧法進(jìn)行插補(bǔ)，形成標(biāo)準(zhǔn)的 G 代碼格式。加工圓柱凸輪宜采用四軸 (X , Y ,Z 軸與繞 X 旋轉(zhuǎn)的 A 軸 )或帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的 3 坐標(biāo)， 2 坐標(biāo)以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床加工比較合適，根據(jù)槽寬及形狀選擇不同大小的刀具或成形刀具。 再將計(jì)算結(jié)果代入計(jì)算切點(diǎn)坐標(biāo)的方程組 2 2 2/ 63 / 83 35y x x y? ? ?、解方程組，得切點(diǎn) A 的坐標(biāo)值 ： ? ? 。 設(shè)圖 中兩已知圓的圓心分別為 1O 及 2O ，半徑分別為 1r 及 2r ，過渡圓的半徑為 R 。從圖中我們可以看到，該凸輪的輪廓由四個(gè)主要圓弧及四個(gè)過渡圓弧組成，過渡圓弧的作用是使兩個(gè)主要圓弧之間的連接，變成相 切。 隨著機(jī)械不斷朝著高速精密、自動(dòng)化方向發(fā)展，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和精度也提出了更高的要求，因此利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)控機(jī)床加工是很有必要的。 25mm? 的立銑刀對(duì)凸輪的外輪廓進(jìn)行加工一次成型．鉗工修光后，調(diào)質(zhì)處理。 16 8H? 的工藝孔。 30 該工作凸輪在普通數(shù)控銑床上的加工及相關(guān)工藝如下： 退火后，先對(duì)壞料進(jìn)行粗車。29 然后由鉗工手工修磨加 工，這種工藝明顯存在著生產(chǎn)效率低和精度低的不 足，到了 90年代的中后期，這種零部件的外輪廓曲線加工這道工序開始由協(xié)作廠加工，但僅在加工中心和數(shù)控凸輪磨床這一項(xiàng)的單件加工費(fèi)用就高達(dá) 1～ 2千元左右 (依工件的大小和重量不等 )，盡管保證了 設(shè)計(jì)的精度，但經(jīng)濟(jì)性不好，同時(shí)也不利于此類零件 在普通數(shù)控機(jī)床上的大力推廣。 確定銑刀每齒進(jìn)給量正后，進(jìn)給速度 F 可按下 (22)計(jì) 算： ( / )zF f zn mm s? (22) 式中： zf 為每齒切削量 ， z 為銑刀的齒數(shù)， n 為轉(zhuǎn)速。 ②對(duì)剛性較差的工件，或所用的銑刀強(qiáng)度較低時(shí)，銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)適當(dāng)減小。在強(qiáng)度和剛度許可的條件下，進(jìn)給量可以盡量選取得大一些。粗銑后留 ~ 余量，在半精銑時(shí)切除。 （ 3） 背吃刀量或側(cè)吃刀量與表面質(zhì)量的要求 ①在工件表面粗糙度要求為 aR ~ 25 m? 時(shí)，如果圓周銑削的加工余量小于 5mm ，端銑的加工余量小于 6mm ，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。在粗加工中，步距取 得大些有利于提高加工效率。 (背吃刀量 ) 切削深度也稱為背吃刀量，在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下， pa 可以等于加工余量，即盡量做到一次進(jìn)給銑去全部的加工余量，這是提高生產(chǎn)效率的一個(gè)有效措施。但是，影響銑刀使用壽命最顯著的因素是銑削速度，其次是進(jìn)給量，而背吃刀量的影響最小。 (4)從刀具的結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面，數(shù)控加工應(yīng)盡可能采用鑲塊式機(jī)夾可轉(zhuǎn)位 刀片，以減少刀具磨損后的更換和預(yù)調(diào)時(shí)間。 (3)金剛石和立方氮化硼都屬于超硬刀具材料，它們可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小。 (2)陶瓷刀具不僅用于加工各種鑄鐵和不同鋼材料，也適用于加工有色金屬和非金屬材料。 此外對(duì)于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、25 環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。 銑削用刀具及其選擇 數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： (1)銑刀半徑 DR 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑 minR ，一般取m in(0 .8 ~ 0 .9 )DRR? 。 與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求，尤其在剛性和壽24 命方面更為嚴(yán)格。 ⑤夾具體：用以連接夾具各元件及裝置，使之成為一個(gè)整體，并通過它將夾具安裝在機(jī) 床上，如夾具底板。由夾具的基本組成，根據(jù)其功用一般可分為如下幾部分： ①定位元件或裝置：用以確 定工件在夾具中的位置，如圓柱銷和菱形銷。 根據(jù)數(shù)控銑床的特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具類型有通用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、成組夾具和專用夾具。應(yīng)力要靠近切削部位，并在剛性較好的地方，盡量不要在被加工孔徑上方，減小零件變形。 (5)夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位，夾緊元件不能影響加工中的走刀 (如產(chǎn)生碰撞等 )。除此之外，重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)： (1)單件小批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他標(biāo)準(zhǔn)化通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 夾具的選擇 數(shù)控銑床工件裝夾一般都是以平面工作臺(tái)為安裝的基礎(chǔ)，定位夾具或工件，并通過夾具最終定位夾緊工件，使工件在整個(gè)加工過程中始終與工作臺(tái)保持正確的相對(duì)位置。 確定零件的夾緊方法和夾具的選擇 工件的定位與夾緊方案的確定 工件的定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定， 應(yīng)遵循前面所述 有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無(wú)交點(diǎn)時(shí)，為防止刀補(bǔ)取消時(shí)在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入、切出點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離拐角。 為保證零件表面質(zhì)量，對(duì)刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計(jì)。 (4)利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，減少程序段的數(shù)目和程序編制的工作量。因此，在確定走刀路線時(shí)最好畫一張工序簡(jiǎn)圖，將已 經(jīng)擬定出的走刀路線畫上去 (包括進(jìn)刀、退刀路線 )，這樣可為編程帶來不少方便。關(guān)于手續(xù)問題，如果是在同一個(gè)車間，可由編程人員與主管該零件的工藝員共同協(xié)商確定，在制定工序工藝文件中互審會(huì)簽，共同負(fù)責(zé)；如不是同一車間，則應(yīng)用交接 狀態(tài)表進(jìn)行規(guī)定，共同會(huì)簽，然后反映在工藝規(guī)程中。先進(jìn)行重切削、粗加工，去除毛坯大部分加工余量，然后安排一些發(fā)熱小、加工要求不高的加工內(nèi)容 (如 鉆小孔、攻螺紋等 )，最后再精加工。因此在一個(gè)加工工序中應(yīng)合理安排工步順序，它直接影響到數(shù)控銑床加工的精度、效率、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性。 ④安排熱處理工序?？傊?，要盡量做到合理，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵點(diǎn)和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。R175BCA15A B16I O3O+xDO 5C2OR69 R21EO 2C1+zHR46G+yF+y 圖 盤形凸輪 （一） 零件圖 如圖 所示 的盤狀凸輪零件的加工。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。因此當(dāng)工藝分析時(shí)工序的精定位基準(zhǔn)初步確定后，向前可推出加工定位精基準(zhǔn)的工序，向后推出以工序的精定位基準(zhǔn)加工的工序，這樣便可以逐步得到整個(gè)工藝過程的加工順序的大致輪廓。一些彼此有較高精度要求的表面應(yīng)盡量在一次安裝中加工出來，這樣可減少零件的安裝誤差對(duì)它們之間的相互位置精度的影響。 對(duì) 于平面盤形凸輪來說，后 3 個(gè)原則很容易理解，不再敘述，下面重點(diǎn)講述基面先行原則，對(duì)它的應(yīng)用往往是排列工序的關(guān)鍵，也是難點(diǎn)。 (2)先粗后精原則 各個(gè)表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→光整加工的順序依次進(jìn)行， 逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，為了保持?jǐn)?shù)控銑床的精度，降低生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)使用壽命，通常把零件的粗加工，特別是基準(zhǔn)面、定位面的加工在普通 機(jī)床上進(jìn)行。 加工方案設(shè)計(jì)的原則 零件上的加工表面，常常是通過粗加工半精加工和精加工逐步達(dá)到，對(duì)這些表面僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，應(yīng)正確地確定從毛坯 到最終成形的加工方案。將銑削后加工得到的標(biāo)準(zhǔn)圓柱試件放到圓度儀上，測(cè)出加工圓柱的輪廓線，取其最大包絡(luò)圓和最小包絡(luò)圓，兩14 者間 的半徑差即為其精度。 銑圓精度是綜合評(píng)價(jià) CNC銑床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo)。此外，普通型 CNC 銑床進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大都采用半閉環(huán)方式，故對(duì)滾珠絲杠受溫度變化引起的伸長(zhǎng)無(wú)法檢測(cè)，因此會(huì)影響工件加工精度。13 對(duì)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)了解是確定機(jī)床能否滿足加工要求的重要依據(jù)。數(shù)控機(jī)床的主要規(guī)格包括工作臺(tái)尺寸、幾個(gè)數(shù)控坐標(biāo)的行程范圍和主軸電動(dòng)機(jī)功率。對(duì)于已知的工件，數(shù)控銑床的類型選擇不當(dāng)將影響加工的質(zhì)量和加工效率。因此，確定要選擇的銑床之前，應(yīng)首先明確加工的對(duì)象、內(nèi)容和要求。如選取零件的定位基準(zhǔn)、裝夾方案的確定、工步的劃分、刀具的選擇和確定切削用量及確定加工路線等。通過分析被加工零件的圖樣，針對(duì)零件加工結(jié)構(gòu)內(nèi)容及技術(shù)要求初步擬定適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?fù)雜表面的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡生成需借助自動(dòng)編程軟件，既是編程問題，當(dāng)然也是數(shù)控加工工藝問題。 6．?dāng)?shù)控加工工藝的特殊要求 (1) 由 于數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床的剛度高，所配的刀具也較好，因此在同等情況下，數(shù)控機(jī)床切削用量比普通機(jī)床大，加工效率也較高。根據(jù)插補(bǔ)原理分析，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進(jìn)給速度越快，則插補(bǔ)精度越低，導(dǎo)致工件的輪廓形狀精度越差。 3．制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 編程尺寸并不是零件圖上設(shè)計(jì)的尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn)。 數(shù)控加工工藝：自適應(yīng)性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。 數(shù)控加工工藝：所有工藝問題必須事先設(shè)計(jì)和安排好，并編入加工程序中。工藝方案的好壞不僅會(huì)影響銑床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì) 量。 數(shù)控 銑床 加工的工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn) 工藝規(guī)程是工人在加工 時(shí)的指導(dǎo)性文件。 2．?dāng)?shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系 8 (1)數(shù)控程序 輸入機(jī)床，執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或 零件程序。 數(shù)控加工過程是在一個(gè)由數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具和工件構(gòu)成的數(shù)控加工工藝系統(tǒng)中完成的。 數(shù)控銑床加工工藝以普通銑床的加工工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控銑床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)解決數(shù)控銑床加工過程中面臨 的工藝問題，其內(nèi)容包括金屬切削原理與刀具、加工工藝、典型零件加工及工藝性分析等方面的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論。采用同一把銑刀和同一個(gè)刀具半徑補(bǔ)償值加工。當(dāng)薄板的面積較大而厚度又小于3mm 時(shí)，就應(yīng)充分重視這一問題，并采取相應(yīng)措施來保證其加工的精度。實(shí)際生產(chǎn)中有許多與此相類似的情況，編程時(shí)一定要引起注意。無(wú)論是用絕對(duì)、增量、還是混合方式編程，都希望零件結(jié)構(gòu)的形位尺寸從同一基準(zhǔn)出發(fā)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。 第二章 數(shù)控編程中的加工工藝分析及設(shè)計(jì) 數(shù)控加工工藝 數(shù)控銑床加工工藝過程一般是：先通過分析零件圖樣，明確工件適合在數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、加工要求，然后以此為出發(fā)點(diǎn)確定零件在數(shù)控銑削的加工工藝和過程順序。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，隨著 Web 技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)模式正在發(fā)生深刻的變革，出現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計(jì)制造、異地設(shè)計(jì)制造、全球制造等一系列新概念和新技術(shù)。這種編4 程方法，不需要編制零件加工源程序，編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，與語(yǔ)言自動(dòng)編程相比，具有速度快、直觀性好、使用簡(jiǎn)單、便于檢查等優(yōu)點(diǎn)。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，計(jì)算機(jī)的圖形處理能力有了很大的增強(qiáng)。 數(shù)控編程 技術(shù) 的歷史 零件加工程序的編制是數(shù)控加工的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外數(shù)控加工統(tǒng)計(jì)表明，造成數(shù)控設(shè)備空閑的原因大約 20％～ 30％是編程引起的，可見數(shù)控編程直接影響設(shè)備的使用效率。數(shù)控技術(shù)在短短幾十年內(nèi)得到了飛速發(fā)展，并己形成了巨大的生產(chǎn)力。隨著機(jī)械不斷朝著高速精密、自動(dòng)化方向發(fā)展，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和精度也提出了更高的要求，因此利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)控機(jī)床加工是很有必要的。在編制數(shù)控加工程序時(shí)，要對(duì)數(shù)控銑床、工藝參數(shù)、切削規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)工夾具等都很熟悉，或有數(shù)控銑床使用說明書、切削用量表、標(biāo)準(zhǔn)工藝手冊(cè)等相應(yīng)的資料，做到編制的程序正確、合理，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的合理、完整的工藝規(guī)劃。 無(wú)論是普通加工還是數(shù)控加工，在編程前都要對(duì)所加工的零件進(jìn)行 工藝過程分析，擬定加工方案，確定加工路線和加工內(nèi)容，選擇合適的刀具和切削用量，設(shè)計(jì)合適的夾具及裝夾方法， 以及對(duì)一些特殊的工藝問題做一些處理。 因此，在編程中合理確定數(shù)控加工工藝對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的作用。 了解數(shù)控銑床在凸輪加工中的運(yùn)用從而完成盤形凸輪數(shù)控銑工藝性分析及程序編制和槽形凸輪數(shù)控銑工藝性分析及編寫數(shù)控加工工藝文件。 數(shù)控編程技術(shù)是數(shù)控技術(shù)重要的組成部分。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控銑削；數(shù)控加工工藝；盤形凸輪；槽形凸輪；編程 III 目錄