EdgeCAM下三拐曲轴的车铣复合加工

0 引言

    曲轴是活塞式发动机的主要零件之一，用来将活塞的往复运动转变为旋转运动。目前发动机的曲轴几乎全是整体式的，只有个别转速较低的柴油机采用组合式曲轴。图1为整体式的三拐曲轴（偏心轴），材料为球墨铸铁QT600-2，采用传统加工工艺涉及车、铣、磨等机床，工序分散。现代车铣复合设备提高了工艺的有效性，由于零件在整个加工过程中的定位基准不变，加工的精度更容易获得保证，同时大大缩短了生产过程链。车铣复合机床的发展，也对CAM软件提出了更多的要求。复杂的车铣复合设备用传统的手工编程是很难实现的，并且效率很低，很多传统的以铣削为发展方向的CAM软件也无法完成此类型的编程，而EdgeCAM软件顺应机床的发展形势，支持多主轴、多刀塔的车铣复合设备。

1 加工

    1.1 图样分析

    如图1所示，曲轴由主铀颈、连杆轴颈、主铀颈与连杆轴颈之间的连接板组成，3个连杆轴颈呈现120°均布，属于偏心轴，结构细长多曲拐，刚性差。曲轴的主要技术要求为主轴颈、连杆轴颈尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。轴颈长度公差等级为IT9～IT10。轴颈的圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。主轴颈与连杆轴颈的平行度为0.015mm；曲轴各主轴颈的同轴度为φ0.015．各连杆轴颈的位置度不大于±20＇。若采用传统的加工工艺，则由铣床X52、普通车床CA6140和万能外圆磨床M1432A 3台机床联合完成，3个连杆轴颈的加工，需要专用的偏心夹具，整个加工过程中多次装夹，而且定位基准不统一。改用EdgeCAM环境下的车铣复合加工，以两个主轴颈为整个加工过程的定位基准，摒弃了传统工艺中的划线环节(划线精度一般为0.25～0.5mm)，可以避免工件多次拆装，减少中间辅助工序——检验的安排，不仅得到很高的位置精度，而且使加工时间大大缩短，提高了生产效率。

    图1 三拐曲轴的零件图

    1.2 编制程序的前期准备

    根据三拐曲轴的零件图，在SolidWorks环境下分别建立工件与毛坯的三维模型。由于EdgeCAM支持多种实体文件共存于同一个操作环境，甚至可以将不同格式的实体文件同时打开，将其中任意实体指定为被加工零件、夹具和毛坯，因此可以在EdgeCAM中先打开工件的模型，然后再导入毛坯实体，按工具栏上设定为stock类型。此外，EdgeCAM和SolidWorks之间存在几何协同性，一旦零件几何形状发生变化，刀路轨迹会自动地更新，反映新生成的几何形状，可以在产品设计或加工仿真过程中很方便地对产品模型进行完善。曲轴的主加工环境为车削，因此在选项菜单下设置为ZX环境，EdgeCAM会默认Z轴为回转轴，使工件和毛坯的主轴颈轴线与Z轴重合，完成工件加工坐标系统的设定。