基于UG的一種平面凸輪磨削方法在機床上的應用

何徐敏 蔡傳磊

(杭州杭機股份有限公司，浙江杭州 311305)

該機床主要運用了UG軟件的強大仿真功能實現(xiàn)了凸輪曲線的擬合，通過C++匯編語言編譯，設計生成了磨削參數(shù)設定對話框，作為UG軟件的一個插件，機床只需設定磨削參數(shù)便可生成機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的加工語句。下面從凸輪加工的整個過程講述這種磨削方法的應用。

1 凸輪輪廓曲線參數(shù)的采集及擬合

凸輪輪廓曲線參數(shù)是通過三坐標采集一組(X，Y，Z)三維坐標數(shù)據(jù)，采集時必須以凸輪基準孔ΦK圓心為零位，量銷子孔ΦL中心連線為起始點開始采集(如圖1)，采集導出的數(shù)據(jù)應為(X，Y)的二維坐標形式，修改形成dat文件，通過UG插件導入數(shù)據(jù)擬合形成凸輪曲線。

擬合時應根據(jù)加工要求選用合適的擬合誤差，過大的擬合誤差將影響凸輪的加工精度;過小的擬合誤差會延長擬合時間，影響加工效率，故擬合曲線是要使用有很強運算能力的計算機或服務器。采集坐標時可選擇性地調節(jié)點陣的疏密程度，曲率變化較大的曲線段應采集較密的點陣，反之采集較疏的點陣。

2 加工參數(shù)設定及程序生成

該加工方法的參數(shù)設定是通過可視化的對話框來完成，操作簡便、直觀，可根據(jù)磨削要求選擇粗磨、半精磨、精磨及抖動磨削，設定完成后選擇要加工的已擬合完成的曲線即可生成加工程序，通過運算將以(X，β)的形式輸出。這里的X坐標為砂輪軸相對工件坐標系的坐標，β為曲線上各點的極坐標(如圖2)。

3 工件的安裝及加工

工件采用的是“一面兩孔”的安裝方式，即以凸輪一個面為定位面，兩銷子孔為定位孔，校正中間圓孔，銷子孔和中間孔的位置精度需在前一道工序中保證，校正誤差基本在0.003 mm以內;固定指示器，使測頭觸及工裝前側基準平面，移動X軸，并旋轉工作臺，調整指示器讀數(shù)的最大變化值在0.003 mm以內，即設定該位置為工作臺零位，該位置為凸輪加工的起始位置(如圖3)。工裝及工件的固定采用電永磁吸盤夾緊。

該機床的加工為勻線速加工，機床示意圖如圖4所示，加工時為橫向進給X軸和工作臺回轉C軸聯(lián)動，當曲線瞬間曲率變化很大時，對兩軸的響應時間有較高的要求，故機床加工前調試對X和C軸的電動機特性參數(shù)做了優(yōu)化，兩軸采用的均為西門子電動機，這一做法將很大程度上提高凸輪的加工精度。另外，加工前需檢查當曲線有內包絡的時候，砂輪半徑的選擇應小于那段的最小曲率半徑，以防止加工時發(fā)生干涉。當曲線均為外包絡時，砂輪半徑應選擇盡量大些，以提高加工效率。該機床還增加了抖動磨削功能，用戶可在生成程序時選擇性增加，抖動磨削可提高工件的表面質量。

4 結語

本文以上所描述的這種新型的平面凸輪的加工方法已完成了在機床產品上的應用，具備了高精度、高效率、低成本的特點。經過應用該機床磨削凸輪輪廓度能達到0.02 mm，遠遠高于用戶采用坐標磨床磨的0.05 mm的結果，加工效率為一天2～3件，同樣比起用戶原先的1件/天提高了2倍有余;該機床的結構較為緊湊，工作臺采用伺服電動機通過蝸輪蝸桿減速器驅動，橫向與垂直進給采用伺服電動機經滾珠絲杠驅動，機床較進口坐標磨床有很大的經濟性，故該機床在印刷機械行業(yè)推廣將有很好的經濟效益。