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。

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。

图1 平面凸轮

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

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

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。

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