賀建群

(江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)系，廣東 江門 529090)

基于MasterCAM的偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)與數(shù)控加工

賀建群

(江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)系，廣東 江門 529090)

介紹了偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)與數(shù)控加工，首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立凸輪理論輪廓曲線的參數(shù)方程，然后利用MasterCAM繪制其理論輪廓曲線，再偏置一個(gè)滾子半徑得到盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線，最后利用外形銑削刀具路徑加工所需的盤形凸輪。

MasterCAM;盤形凸輪;解析法設(shè)計(jì);數(shù)控加工

1 解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪如圖1所示［1］，已知從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=f(φ)，凸輪基圓半徑rb，滾子半徑rT，從動(dòng)件偏置在凸輪右側(cè)，凸輪以等角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。取凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系Oxy。

圖1 偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪

根據(jù)反轉(zhuǎn)法，當(dāng)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)角φ時(shí)，從動(dòng)件的滾子中心由B0點(diǎn)反轉(zhuǎn)到B點(diǎn)，此時(shí)理論輪廓線上B點(diǎn)的坐標(biāo)方程為:

凸輪實(shí)際輪廓線與理論輪廓線是等距曲線(間距為滾子半徑rT)，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可得到與理論輪廓線上B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際輪廓線上的B'點(diǎn)的直角坐標(biāo)方程:

式中:φ為推程角。

如果凸輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則φ以負(fù)值代入;如果從動(dòng)件在凸輪的左側(cè)，則e以負(fù)值代入。

2 盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)實(shí)例

已知盤形凸輪基圓半徑rb=40mm，從動(dòng)件行程h=40mm，滾子半徑rT=10mm，偏心距e= 20mm。

從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下:

1)推程段。余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推程角120°，推程h。

2)遠(yuǎn)休止段。休止角60°，從動(dòng)件不動(dòng)。

3)回程段。余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程角120°，回程h。

4)近休止段。休止角60°，從動(dòng)件不動(dòng)。

2.1 推程段理論輪廓曲線設(shè)計(jì)

1)建立推程段理論輪廓曲線的參數(shù)方程。

圖2 推程段理論輪廓曲線的參數(shù)方程

可利用記事本建立推程段理論輪廓曲線的參數(shù)方程，并保存為方程式文件:“盤形凸輪推程(理論輪廓).EQN”，保存路徑:chooks。

2)繪制推程段理論輪廓曲線。

啟動(dòng)MasterCAM，選擇菜單“設(shè)置”—“運(yùn)行應(yīng)用程序”，系統(tǒng)彈出“打開(kāi)”對(duì)話框中選擇文件“”，單擊按鈕，在系統(tǒng)彈出的“打開(kāi)”對(duì)話框，選擇文件“”，單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“FPlot”對(duì)話框，單擊“繪圖”按鈕，單擊按鈕關(guān)閉“FPlot”對(duì)話框，結(jié)果如圖3所示。

圖3 推程段理論輪廓曲線

2.2 其余段理論輪廓曲線設(shè)計(jì)

用同樣的方法可以繪制其余段理論輪廓曲線，見(jiàn)表1。

表1 其余段理論輪廓曲線設(shè)計(jì)

2.3 實(shí)際輪廓曲線設(shè)計(jì)

由前述可知，凸輪實(shí)際輪廓線與理論輪廓線是等距曲線，將盤形凸輪的理論輪廓偏置(串聯(lián)補(bǔ)正)一個(gè)滾子半徑rT就得到盤形凸輪的實(shí)際輪廓，如圖4所示，當(dāng)然也可以利用方程式(2)進(jìn)行解析法設(shè)計(jì)。

在數(shù)控銑床上加工盤形凸輪時(shí)，若采用與滾子直徑相同的刀具，那么理論輪廓線即為刀心運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖4 實(shí)際輪廓曲線設(shè)計(jì)

3 盤形凸輪的數(shù)控銑削加工

1)選擇機(jī)床。

單擊菜單“機(jī)床類型”—“銑床”—“默認(rèn)”。

2)材料設(shè)置。

圖5 設(shè)置材料參數(shù)

圖6 材料設(shè)置結(jié)果

3)外形銑削。

選擇菜單“刀具路徑”—“外形銑削”，系統(tǒng)彈出“輸入新NC名稱”對(duì)話框，單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“串連選項(xiàng)”對(duì)話框，選擇凸輪實(shí)際輪廓曲線(如圖6所示)，單擊按鈕。系統(tǒng)彈出“外形銑削”對(duì)話框(如圖7所示)。

圖7 外形銑削對(duì)話框

圖8 外形銑削刀具路徑

4)實(shí)體驗(yàn)證。

5)后處理。

圖9 實(shí)體驗(yàn)證

4 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)介紹了偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)方法和數(shù)控加工方法，該設(shè)計(jì)方法有效地提高了凸輪設(shè)計(jì)的精度和效率，對(duì)于其他形式(如對(duì)心、尖頂)的盤形凸輪同樣適用，對(duì)其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律(如等速、等加速)的盤形凸輪具有很好的參考價(jià)值。

圖10 NC代碼

［1］趙冬梅.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

The analytical design and NC machining of offset translating roller follower disc cam contour based on MasterCAM

HE Jianqun
(The department of Mechanical and Electrical Technology，Jiangmen Occupation Technology College，Guangdong Jiangmen，529090，China)

It introduces the analytical design and NC machining of offset translating roller follower disc cam contour.It establishes the parametric equation of cam theory contour curve according to the law of motion，draws the theoretical curves based on MasterCAM，offsets a roller radius to obtain the actual contour curve of disc cam.Finally，it processes the cam outline with the shape milling tool.

MasterCAM;disc cam;analytical design;NC machining

TH112.2

A

2095-509X(2015)07-0062-04

10.3969/j.issn.2095-509X.2015.07.015

2015-04-14

賀建群(1965—)，男，湖南婁底人，江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授、高級(jí)工程師，學(xué)士，主要研究方向?yàn)閿?shù)控編程與加工。