C6146車(chē)床圓柱凸輪的加工方法

廣州市輕工技師學(xué)院 (廣東 510220) 劉泳生

中捷機(jī)床有限公司 (遼寧沈陽(yáng) 110142) 劉佩茹

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)不斷提升改進(jìn)，由于數(shù)控設(shè)備的誕生，像圓柱凸輪等復(fù)雜零部件的加工技術(shù)也逐步成熟。圓柱凸輪槽這種較為特殊的線性圓柱面溝槽也在各種機(jī)構(gòu)中得以更廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于機(jī)械機(jī)構(gòu)中的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)控制中。本文針對(duì)C6146車(chē)床圓柱凸輪以往的陳舊加工方法，通過(guò)在校企合作項(xiàng)目——高技能人才培養(yǎng)中心的實(shí)踐探索提出更科學(xué)的加工方法，為普通車(chē)床制造企業(yè)提高生產(chǎn)效率，提供參照方法。

1.C6146車(chē)床圓柱凸輪原理分析

圓柱凸輪按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律該類凸輪可進(jìn)一步分為直動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)件兩類。而C6146車(chē)床圓柱凸輪屬于擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)從動(dòng)件繞其中心支點(diǎn)擺動(dòng)，其工作滾子將在凸輪槽驅(qū)動(dòng)下作圓周運(yùn)動(dòng)。該圓柱凸輪安裝在C6146車(chē)床主軸箱上 (見(jiàn)圖1)，用于控制主軸轉(zhuǎn)速變化，起到掛擋變速的作用，使變速能精準(zhǔn)快速到位，在機(jī)床操作中起到相當(dāng)重要的作用。

2.工藝方案制定

零件圖如圖2所示。毛坯尺寸及材料要求:φ190 mm×60 mm的45鋼。

零件尺寸要求:保證外圓直徑為φ180h11，內(nèi)孔直徑為φ50H7，圓柱凸輪槽寬為 (10±0.05)mm，槽深為10 mm，槽兩側(cè)表面粗糙度值為Ra=3.2 μm，槽兩側(cè)與內(nèi)孔φ50 mm垂直度為0.03 mm。

圖2 C6146/C6246車(chē)床圓柱凸輪圖樣

根據(jù)該圓柱凸輪的特征要求及車(chē)間現(xiàn)有設(shè)備，確定采用青海一機(jī) VMC750加工中心 (4軸)，F(xiàn)ANUC－0iMC系統(tǒng)。

3.確定裝夾方案

根據(jù)該圓柱凸輪有φ140 mm內(nèi)孔，所以加工圓柱凸輪槽時(shí)可以將零件裝夾在機(jī)床的A軸自定心卡盤(pán)上，使三爪張開(kāi)撐住φ140 mm內(nèi)孔。另外由于該零件質(zhì)量較大，且要保證凸輪槽兩側(cè)與內(nèi)孔φ50 mm垂直度要求，保證加工的穩(wěn)定性和提高生產(chǎn)效率，特別制作一個(gè)零件鎖緊裝置 (見(jiàn)圖3、圖4)，通過(guò)前端壓塊和卡盤(pán)端面壓緊圓柱凸輪，后端壓塊頂住卡盤(pán)尾端，然后兩端螺母鎖緊。這樣可以保證零件在旋轉(zhuǎn)加工過(guò)程中，其圓跳動(dòng)、垂直度達(dá)到技術(shù)要求，同時(shí)這種裝夾方式能夠保證加工的穩(wěn)定性和提高小批量生產(chǎn)效率。最終該零件的裝夾方案如圖5所示。

圖3 零件鎖緊裝置

圖4 零件鎖緊裝置

圖5 零件裝夾

4.確定工序及刀具

由于圓柱凸輪槽寬為 (10±0.05)mm，槽深為10 mm，槽兩側(cè)表面粗糙度值為Ra=3.2 μm，槽兩側(cè)與內(nèi)孔φ50 mm垂直度為0.03 mm，所以，粗加工、再精加工即可達(dá)到要求。粗加工時(shí)采用φ9.5 mm鍵槽銑刀，該刀具需另外在砂輪機(jī)上磨制而成 (見(jiàn)圖6、圖7)，選用φ10 mm鍵槽銑刀，將其兩刃直徑磨小0.5 mm;精加工采用φ10 mm涂層銑刀。

圖6 手工磨制的φ9.5 mm鍵槽銑刀

5.軟件造型及編程

由于C6146車(chē)床圓柱凸輪屬于擺動(dòng)從動(dòng)件，其曲線變化較復(fù)雜，因而要通過(guò)三維CAD/CAM軟件造型后進(jìn)行CAM進(jìn)而生成數(shù)控代碼實(shí)現(xiàn)加工更加方便快捷，此零件的軟件造型及編程均用CAXA軟件。

(1)造型:此零件不需要建立實(shí)體造型，只需要繪制圓柱外圓曲面及凸輪槽中心軌跡線，凸輪槽中心軌跡線較難繪制，需先在XY構(gòu)圖面繪制軌跡線的二維曲線，然后生成組合曲線，再利用曲線生成的曲面映射，將中心軌跡線繞著圓柱中心投射到圓柱表面。做曲面映射時(shí)要特別注意映射坐標(biāo)要與構(gòu)圖坐標(biāo)一致，否則無(wú)法映射。

(2)編程:此圓柱凸輪軌跡線的

軟件編程，利用CAXA軟件的四軸曲線加工就較為方便簡(jiǎn)單，但由于零件圖樣有要求，凸輪槽兩側(cè)與圓柱內(nèi)孔φ50 mm圓柱面有0.03 mm垂直度要求，槽兩側(cè)表面粗糙度值 Ra=3.2 μm，槽寬 10 mm有±0.05 mm公差要求，所以采用兩把立銑刀加工，H1為φ9.5 mm鍵槽銑刀 (該刀具用φ10 mm磨制而成)，用于開(kāi)粗銑削槽，其參數(shù)為每層深度0.8 mm，進(jìn)給速度 800 mm/min，主軸轉(zhuǎn)速 1200 r/min。H2為φ10 mm涂層立銑刀，用于精加工，其參數(shù)為每層深度 10 mm，進(jìn)給速度500 mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為1600 r/min。經(jīng)后置處理，其精加工程序略。實(shí)物如圖8所示。

圖7 φ9.5 mm鍵槽銑刀的磨制動(dòng)作

圖8

6.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上加工方法的實(shí)踐探索，現(xiàn)加工此圓柱凸輪槽所需時(shí)間為25 min，比以往的加工方法提高了20 min，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到精度要求，為企業(yè)提高了生產(chǎn)效益。通過(guò)對(duì)C6146車(chē)床圓柱凸輪加工方法的實(shí)踐，獲得寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)認(rèn)識(shí)到CAD/CAM軟件造型及編程的方便性、重要性，認(rèn)識(shí)到多軸加工越來(lái)越重要。