凸轮的数控铣削工艺分析及程序编制

平面凸轮如图1所示。

 

图1 平面凸轮

 　

 

1．工艺分析
　　从图上要求看出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，φ30孔为设计基准，其余表面包括4-φ13H7孔均已加工。故取φ30孔和一个端面作为主要定位面，在联接孔φ13的一个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上，这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。
2．加工调整
　　加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间，在G53坐标系中取X＝-400，Y＝-100。Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用φ20的立铣刀，零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z＝-80处，将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。加工工序卡如表1所示。

表1 数控加工工序卡

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>数控加工工序卡

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>零件图号

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>零件名称

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>文件编号

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>第   页

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>NC  01

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>凸轮

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>工序号

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>工序名称

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>材料

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>50

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>铣周边轮廓

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>45^#

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>加工车间

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>设备型号

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>XK5032

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>主程序名

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>子程序名

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>加工原点

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>O100

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>G54

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具半径补偿

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具长度补偿

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>H01＝10

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>0

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>工步号

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>工步内容

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>工 装

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>数控铣周边轮廓

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>夹具

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>定心夹具

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>立铣刀φ20

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>更改标记

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>更改单号

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>更改者/日期

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>工艺员

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>校对

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>审定

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>批准

 

 　

 

3．数学处理
　　该凸轮加工的轮廓均为圆弧组成，因而只要计算出基点坐标，就可编制程序。在加工坐标系中，各点的坐标计算如下：
BC弧的中心O1点：X＝-(175＋63．8)sin8°59′＝-37．28
　　　　　　　　Y＝-(175＋63．8)cos8°59′＝-235．86
EF弧的中心O2点：X²＋Y²＝69² } 联立
　　　　　　　　(X-64)²＋Y²＝21²
解之得 　　　　　X＝65．75，Y＝20．93
HI弧的中心O4点：X＝-(175＋61)cos24°15′＝-215.18
　　　　　　　　Y＝(175＋61)sin 24°15′＝96．93
DE弧的中心O5点：X²＋Y²＝63．7² } 联立
　　　　　　　　(X-65．75)²＋(Y-20．93)²＝21．30²
解之得 　　　　　X＝63．70，Y＝-0．27
B点： 　　　　　 X＝-63．8sin8°59′＝-9．96
　　　　　　　　 Y＝-63．8cos8°59′＝-63．02
C点： 　　　　　 X²＋Y²＝64² } 联立
　　　　　　　　 (X＋37．28)²＋(Y＋235．86)²＝175²
解之得 　　　　　X＝-5．57，Y＝-63．76
D点： 　　　　　 (X-63．70)²＋(Y＋0．27)²＝0．3² } 联立
　　　　　　　　 X²＋Y²＝64²
解之得 　　　　　X＝63．99，Y＝-0．28
E点： 　　　　　 (X-63．7)²＋(Y＋0．27)²＝0．3² } 联立
　　　　　　　　 (X-65．75)²＋(Y-20．93)²＝21²
解之得 　　　　　X＝63．72，Y＝0．03
F点： 　　　　　(X＋1．07)²＋(Y-16)²＝46² } 联立
　　　　　　　　 (X-65．75)²＋(Y-20．93)²＝21²
解之得 　　　　　X＝44．79，Y＝19．60
G点： (X＋1．07)²＋(Y-16)²＝46² } 联立
　　　　　　　　 X²＋Y²＝61²
解之得　　　　　 X＝14．79，Y＝59．18
H点： 　　　　　　X＝-61cos24°15′＝-55．62
　　　　　　　　 Y＝61sin 24°15′＝25．05
I点： 　　　　　　X²＋Y²＝63．80² } 联立
　　　　　　　　 (X＋215．18)²＋(Y-96．93)²＝175²
解之得 　　　　　 X＝-63．02，Y＝9．97
根据上面的数值计算，可画出凸轮加工走刀路线图。如表2所示。

表2 数控加工走刀路线图

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>数控加工走刀路线图

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>零件图号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>NC01

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">工序号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%"> 

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">工步号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%"> 

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">程序号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>O100

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>机床型号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>XK5032

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">程序段号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">N10～N170

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">加工内容

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">铣周边轮廓

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>共1页

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>第  页

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">  

normal style="LINE-HEIGHT: 150%"> 

编程 校对 审批 

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">符号

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>⊙

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>→

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">含义

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">抬刀

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">下刀

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">编程原点

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">起刀点

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">走刀方向

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">走刀线相交

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">爬斜坡

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">铰孔

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">行切

4．编写加工程序
凸轮加工的程序及程序说明如下：
N10 G54 X0 Y0 Z40　　　　　　　　　 //进入加工坐标系
N20 G90 G00 G17 X-73．8 Y20　　　 　//由起刀点到加工开始点
N30 G00 Z0 　　　　　　　　　　　　 //下刀至零件上表面
N40 G01 Z-16 F200 　　　　　　　　　 //下刀至零件下表面以下1mm
N50 G42 G01 X-63．8Y10 F80 H01 　　　//开始刀具半径补偿
N60 G01 X-63．8 Y0　　　　　　　　　 //切入零件至A点
N70 G03 X-9．96 Y-63．02 R63．8 　　 //切削AB
N80 G02 X-5．57 Y-63．76 R175　　　　 //切削BC
N90 G03 X63．99 Y-0．28 R64 　　　　　//切削CD
N100 G03 X63．72 Y0．03 R0．3 　　　　//切削DE
N110 G02 X44．79 Y19．6 R21 　　　　　//切削EF
N120 G03 X14．79 Y59．18 R46 　　　　//切削FG
N130 G03 X-55．26 Y25．05 R61 　　　　//切削GH
N140 G02 X-63．02 Y9．97 R175 　　　　//切削HI
N150 G03 X-63．80 Y0 R63．8 　　　　　//切削IA
N160 G01 X-63．80 Y-10 　　　　　　　//切削零件
N170 G01 G40 X-73．8 Y-20 　　　　　 //取消刀具补偿
N180 G00 Z40 　　 　　　　　　　　　//Z向抬刀
N190 G00 X0 Y0 M02 　　　　　　　　　//返回加工坐标系原点，结束
参数设置：H01＝10；
G54：X＝-400，Y＝-100，Z＝-80。