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发布时间:王军
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摘 要:数控加工生活中需要加工各种的零部件,在生产加工过程中,我们会遇到一些凸轮类零件,凸轮零件在生活中的应用随处可见,我们要如何加工凸轮类零件呢?我们应该慎重的选择切削参数,刀具,性能好的机床和合适的铣削方式以达到要求的位置精度,形状精度和尺寸精度,并且要知道加工过程中发生欠切和过切现象的分析和解决方法。

关键词:凸轮;夹具;切削用量

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的工件,凸轮的主要功能是使从动杆按照工作需求完成各种复杂的运动,包括直线运动、摆动,等速运动和不等速运动。

凸轮一般可分为三大类:

盘形凸轮:凸轮为绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件。

移动凸轮:凸轮相对机架做直线运动的构件。

圆柱凸轮:凸轮是圆柱体,可以看做是将移动凸轮卷成一个圆柱体。

按从动件的形状分四类:①平底式从动件。顶尖式从动件。②曲底式从动件。③滚子式从动件。④顶尖式从动件。

按凸轮与从动件维持运动副接触的方式分两类:①几何形封闭方式。②力封闭方式。

本文举例的凸轮按规格分别属于盘形凸轮、平底式从动件和几何封闭方式。我们从拿到图纸和毛坯到成品的完成需经以下步骤:零件图纸的阅读;确定装夹方案;确定进给路线;选择刀具及切削用量;编制程序,加工和测量检测;加工后的处理。

1 工艺分析

1.1 零件图分析

凸轮由于本身运动规律和传递力的特殊性,在各种自动机械、仪表及自动控制装置中被广泛应用。该凸轮工件是一种平面槽形凸轮,槽宽28mm,工作表面粗糙度为Ra1.6um,材料为HT300。

工件在数控铣削加工前,φ35G7和φ12H7的两个基准孔及凸轮槽之外的其他尺寸已加工,半产品为一圆盘。

1.2 确定装夹方案

一般大型凸轮可以采用等高垫铁垫在工作台上,中心孔找正后,确定坐标原点,然后用压板螺丝在凸轮的工艺孔上压住。外轮廓平面盘形凸轮的垫块要小于凸轮的轮廓尺寸,不与铣刀发生干涉。对于小型凸轮,一般用心轴定位、压紧即可。

根据本文的凸轮结构特点,采用一面两孔定位,以圆盘底面和φ35G7、φ12H7的两孔作定位基准,并设计一个一面两销的专用夹具。用一块320mmx320mmx40mm的垫块,在垫块上分别精镗φ35及φ12两个定位销安装孔,并配定位销,孔距为80±0.05mm,垫板的平面度为0.05,加工前先固定垫板,使两定位销孔的中心线与机床的X轴平行,垫板的平面要保证与工作台面平行,并用百分表检查。采用两个螺母夹紧,以提高装夹刚性,防止铣削时产生震动。

1.3 确定进给路线

该平面槽型凸轮铣削的深度进给方法有两种:一是按照凸轮槽的轮廓现状,沿斜线下刀,逐渐到达既定深度;二是先打一个工艺孔,,再从工艺孔进刀到既定深度。本例中采用斜线下刀,当到达既定深度后,刀具在XY平面内运动,铣削凸轮轮廓。但要注意,螺旋或斜线的深度等于每次槽深度进刀量。

为保证凸轮的工作表面有较好的表面质量,采用顺铣方式走刀。

1.4 选择刀具及切削用量

该工件材料为铸铁,是典型的脆性材料,切削时生成崩碎切屑,由于切削与刀具前面的接触长度短,切削力和切削热集中在刃区。虽然切削层单位面积切削力比切削刚时小的多(约为0.6倍),切削温度也底很多(约比切刚低20%-30%),但切削铸铁时刀具切削刃处温度最高且有很高压应力,再加上切削过程中被切削的金属层频繁的无规则断裂,使切削过程不太稳定,对刀刃有很大的冲击。因此就要求刀具材料具有较高的强度和冲击韧度。

通常为提高切削效率要尽量选用大直径的铣刀;侧吃刀量取刀具直径的1/3-1/2,背吃刀量应大于冷硬层厚度;切削速度和进给速度应通过试验选取效率和刀具寿命的综合最佳值,可以根据刀具厂家提供的刀具手册参考取值。本例中选用20mm高速刚立铣刀进行粗、精加工。

5.工件坐标系

按照设计基准和工艺加工基准相一致的原则,一般选取较长的设计基准为工件坐标系的X轴。安装凸轮前,找正垫板35mm定位销孔,以其圆心右边40mm处为工件坐标系XY原点;Z方向原点取凸轮槽上表面。

在加工前需注意检查工件的装夹方向是否同电脑中的图形方向相同。

2 制定加工工艺

根据加工的特点以及加工工序的划分,一般可按下列方法进行:

1.以一次安装、加工作为一道工序。

2.以同一把刀具加工的内容划分工序。

3.以加工部位划分工序。

4.以粗、精加工划分工序。

根据以上原则,该零件的加工工艺如下:

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