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基于CAXA软件的圆柱凸轮数控加工研究

发布时间:2013-08-19 作者:王雷 段晓旭  来源:万方数据
扼要说明了凸轮的分类,分析了圆柱凸轮加工的技术要点及其工艺设计,根据工艺要求选用XYZ+A四轴联动数控机床,运用花键芯轴定位装夹后采用优化的对刀方法进行加工。并基于CAXA(V2013)软件简述了圆柱凸轮图形的简化分析,提炼出必须的加工要素,绘制圆柱凸轮的轮廓展开曲线,轮廓的包络线,创建圆柱凸轮的三维数模;并经编程设计、加工仿真、机床偏置调整等工艺设计,实现用四轴联动数控机床完成圆柱凸轮类零件的加工工艺过程。

1 引言

  凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件.具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件,该轮廓按输出运动学特性和动力学特性的要求设计。利用其摆动或回转,可以使从动子按预先设定运动。凸轮的数控化加工可以得到精确的凸轮曲线轮廓或凹槽。凸轮一般可分为三类,即盘形凸轮是绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件;移动凸轮则相对机架作直线移动;圆柱凸轮可以看成是将移动凸轮卷成的圆柱体。

2 圆柱凸轮加工工艺设计

  圆柱凸轮的数控加工的难点在于,圆柱凸轮数模建立,后置处理,以及数控程序生成。为此,我们的工艺设计应该包括,多轴数控机床的选择、刀具夹具的选择,数控机床的偏置调整等,以期实现圆柱凸轮复杂曲线型面的技术要求。基于CAXA(V2013)实现工艺设计。

  2.1 圆柱凸轮技术要求

  圆柱凸轮加工必须满足工作槽等宽,工作表面光顺平整,以保证传动子的平稳运动。圆柱凸轮,如图1所示。

圆柱凸轮零件图

    图1 圆柱凸轮零件图

  图中凸轮工作槽宽为22H9mm,花键相对基准A的对称度为0.015mm,圆柱凸轮两端面跳动为0.03mm等,这此加工精度要素决定零件的装夹必须要满足加工精度要求。从工艺安排角度先将圆柱凸轮的内孔、两端面及花键加工完成,并保证加工精度;同时安排加工一个有花键的装夹定位芯轴,在第四轴(A轴)安装盘上将芯轴装夹找正,保证定位精度,将零件紧密安装在芯轴上。花键芯轴在加工过程中起到满足定位精度及加工稳固作用。

  2.2 圆柱凸轮加工设备的选择

  立式加工中心是三轴联动机床,再加上一个数控转台,选用具备四轴联动的数控系统,那么这台带数控转台的立式加工中心就成为四轴联动数控机床。加上绕X轴旋转的数控转台即是XYZ+A,加上绕Y轴旋转的数控转台即是XYZ+B。加上绕Z轴旋转的数控转台即是XYZ+C。四轴联动数控机床适宜加工的典型零件有凸轮、涡轮、蜗杆、螺旋桨、鞋模、人体模型等。

  应用四轴联动数控机床进行凸轮加工可以简化工装夹具的使用,优化选择刀具几何参数,延长刀具使用寿命,提高零件的表面质量,使生产集中化,有效提高加工效率和生产效率,降低加工成本。

  2.3 凸轮加工对刀

  在凸轮加工过程中正确的对刀是—个非常重要的环节。对刀分手动和自动两种。对刀的准确程度直接影响了加工精度,如果操作不当,将直接影响工件的品质,甚至发生刀具与机床相碰,造成重大的机械事故。

  对刀的方法一定同凸轮加工精度要求相适应,必要时可根据零件的形位公差要求作误差分析,通过精确的几何运算及图形变换做偏置调整,这样才能提高凸轮的加工品质,提高加工效率,降低生产成本。

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