基于CAXA软件的圆柱凸轮数控加工研究

Research of Cylindrical Cam CNC Machining Based Of CAXA SoftwareWA NG Lei.DUAN Xiao-XH(Shenyang Polytechnic College，Liaoning Shenyang 1 1 0045，China)Abstract：A briedescription the clcLsifeation of the C(bq ns ilustrated and the technical essentials and its processdesign content about the cylindrical coln WOS ana1)zed.Four axes intermodal CNC mwhine tools were chosen according to theactual situation，t(.ing the optimized tool seting methods positioning and clamping through the use of the splinedspindle，simplifying the ancdysis ofthe cylindrical cam pattern bcued on manufitcturing engineers software CAXA(V2013)。

extracting the necessary proeessing elements，expanding the cuFve by drawing the part outline，creating three-dimensionalmold by the part contour envelope，and realizing machining proce 4-axis CNC machining cylindrical Cam parts bysoftware programming，simulaion processing，and the actual machine actjustment processingprocess。

KeyW ords：FourAxeslntermodal；CylindricalCam；LineSurfaceMapping；LineCurve；ToolParameters；ToolPathsl l商凸轮是-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-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T的难点在于，圆柱凸轮数抹立，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 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。

图1圆柱凸轮零件图Fig.1 Cylindrical CAM Parts Drawing图中凸轮工作槽宽为 22H9mm，花键相对基准 A的对称度为O.Ol5mm，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-E精度要求。从工艺安排角度先将圆柱凸轮的内孑L、两端面及花键加工完成，并保证加工精度；同时安排加工-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T过程中起到满足定位精度及JtIY.稳同作用。

来稿日期：2012-05-08作者简介：王 雷，(1959-)，男，辽宁沈阳人，教授、高级r程师 硕士学位 ，主要研究方向：机电-体化第 3期 王 雷等：基于CAXA软件的圆柱凸轮数控加工研究 2692.2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-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 轴联动数控机床。加上绕 轴旋转的数控转台即是XYZA，加上绕 y轴旋转的数控转台即是XYZB。加上绕 z轴旋转的数控转台即是XYZCI 1。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Jj-r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121。

对刀的方法-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。

2.4平面轮廓线的绘制圆柱凸轮零件给定的图纸基本为平面展开图，需要编程者依托 CAD/CAM软件，将图纸给定的曲线展开图在计算机上绘制成曲线，再将该曲线缠绕到圆柱基面上，然后才可以进行后续操作处理。

开启CAXA制造工程师 V2013”软件，按 F5键，选 XOY作图平面，考虑到凸轮槽的样条线曲线，在长度方向由等分点确定13个点位置，高度方向由直径为 42.96圆在 180。上 12等分 ，曲线可以通过公式曲线确定。公式曲线应为正弦曲线。

根据长度为凸轮槽直径 90，长度为 86。qb90圆展开曲线长度为 90x3.1415282.74，绘制长为 282.74，宽度为 86的矩形，在矩形水平中心线延长到适当位置，绘制 中42.96圆。确定对样条线取点的间距，假设在整周做 24等分。那么对圆右侧-半做角度等分线 12等分，对矩形左侧-半也做 12等分直线，如图 2所示。

- l图2曲线等分线Fig.2 Curve Bisector过角等分线端点，做水平线 ，与矩形的水平线等分线求交点，如图 3所示，得到 l3个交点。

l 、图3求曲线交点Fig.3 Calculating Curve Intersection Point选择 ，依次连接 13端点 ，得到样条线，如图4所示。

/ / / 图4样条线绘制Fig.4 Spline Line Drawing根据样条曲线长度为 282.74/2141，37 而且是过圆角等分线与直线等分线交点，X值作等距离变化，，为角度的余弦值，可以确定样条线为-条符合余弦规律变化的曲线，余弦线 的取值范围为(0-141.37)，Y的取值范围为(-21.48～21.48)，如图 2所示，输入公式曲线相关参数，得到与图1所示线型要求-致的余弦公式曲线 ，如图5所示。

此平面样条曲线是本圆柱凸轮槽的中心线，是本圆柱凸轮建立数模的重要基本曲线。

图 5公式曲线绘制Fig.5 Formula Drawing2.5绘制其它所需曲线根据零件加工图所示圆柱凸轮槽的宽度为22mm，所以绘制圆柱凸轮槽中心线的等距线，确定的距离为 l1，并双向等距，得到线 1、线 2，如图6所示。根据零件加工图要求继续绘制等距线3，距离为 11.78(15。弧长)，过曲线 1端点，做角度线，角度为 15。，与直线3，相交，通过圆角过渡命令，对曲线 3、4进行操作，得到如图6所示结果。按照二维图纸提供的样条线，如图5所示。通过的四个端点尺寸，绘制相应的样条线及直线，中间做R10圆角过渡。得到线条 5，选用最常见的qb12mm整体硬质合金平底铣刀加工，由于刀具直径原因，加工完后，还会有部分残留量，用单击等距线”按钮 ，对曲线5做等距线，距离为 11.5，倒圆角皆为R10，继续作所需样条曲线得到线条 6、线条 7，得到结果，如图6所示。

1 ，- - 、， -- 4- - - - / ， / ， J / / / ---- ， / / 2 ， / ，/ 1h / / ～ 5/ / / / r- 6 / / / 图6其它所需曲线Fig.6 Other Required Curve2.6空间曲线绘制(1)单击匿键，以轴测视向显示视图，单击透键，将当前平 No.3272 机械 设 计与 制造 Mar.2013减少了编程人员的工作量，免去了繁琐的计算，缩短了机床的调整时间，提高了工作效率。