張振獻(xiàn)　何永濤　盧吉平

【摘 要】在數(shù)控加工中，手工編程以及宏程序的應(yīng)用是操作技術(shù)人員必備的知識(shí)技能，本文以設(shè)備產(chǎn)品墻面凸輪為素材，對(duì)該零件的工藝規(guī)劃、凸輪曲面加工的刀具誤差分析，四軸手工編程思路進(jìn)行探究和優(yōu)化，加工過程對(duì)于同類產(chǎn)品的加工具有較好的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工;墻面凸輪;手工編程;宏程序

中圖分類號(hào)： TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）18-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.014

0 引言

本文以四軸立式數(shù)控加工中心對(duì)某墻面凸輪的加工工藝分析為例，重點(diǎn)在于闡釋并加深手工編程在四軸加工中心當(dāng)中的應(yīng)用，以該墻面凸輪的手工編程為突破口，進(jìn)一步研究FANUC0i-MD系統(tǒng)在宏程序編寫應(yīng)用當(dāng)中的編程思路與注意事項(xiàng)。本文主體造型相對(duì)不是較為復(fù)雜，具有一定的手工編程可操作性，對(duì)于指導(dǎo)學(xué)生、工人更加深入的理解與認(rèn)識(shí)手工編程在四軸加工中心當(dāng)中的應(yīng)用非常重要，其次手工編程的難點(diǎn)在于前期對(duì)刀軌的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，能夠更好的鍛煉學(xué)生、工人的編程素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力。

1 圖紙分析

該墻面凸輪是某紡織機(jī)械上的重要推程零件，其工程圖紙如圖1所示，已知零件材料為45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)制熱處理工藝后，硬度達(dá)到HB265，材料硬度較高，普通加工刀具耐用度降低。其部分高精度特征技術(shù)如表1所示。

2 加工工藝編排

該墻面凸輪主體為回轉(zhuǎn)體類零件，我們采用數(shù)控車床去除零件主要余量，節(jié)省工時(shí)及降低刀具成本。內(nèi)孔與兩端面的垂直度要求較高，精車加工時(shí)要給予高度重視，更有效的降低零件制造過程當(dāng)中的廢品率。圖紙技術(shù)要求表明，該零件熱處理方式為T265曲面氮化>850，要在如此硬度下保證凸輪曲面0.8的粗糙度，刀具及切削參數(shù)的合理選用是關(guān)鍵因素，我們采用Φ16、Φ22整體式硬質(zhì)合金立銑刀分別進(jìn)行粗精加工。通過對(duì)墻面凸輪工藝裝備與技術(shù)要求的工藝分析，該墻面凸輪的簡(jiǎn)要加工步驟如圖2所示：

3 刀路規(guī)劃研究

為了保證加工的零件能滿足最終的裝配應(yīng)用，我們除了控制零件的關(guān)鍵尺寸外，還需要了解零件的功能和工作條件，如圖2產(chǎn)品應(yīng)用簡(jiǎn)化模型所示，本墻面凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程當(dāng)中，能夠精確轉(zhuǎn)換成軸線方向上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其推程為20，且往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不得出現(xiàn)卡死及磕絆等現(xiàn)象，其反向間隙由圖紙尺寸46.1-46.2保證。

圖1工程圖中所畫端面凸輪加工所用正弦曲線，在同一種編程思路下，不同的刀具分別沿著圖中這條的曲線方程進(jìn)行切削加工時(shí)，其所走出的曲線實(shí)際形狀是不同的。如圖3所示。

當(dāng)我們手工編程使用直徑分別為r和R的立銑刀加工圖1墻面凸輪正弦曲線時(shí)，由于我們采用的編程方式為：刀具依據(jù)曲線方程沿凸輪軸線方向向切削側(cè)偏移一個(gè)半徑值進(jìn)行銑削加工，顯而易見，刀具半徑較大的立銑刀過切較為嚴(yán)重。由于零件在實(shí)際應(yīng)用中采用Ф22軸承沿凸輪墻面滾動(dòng)，因此采用刀具直徑為Ф22的立銑刀進(jìn)行凸輪墻面精加工符合零件實(shí)際運(yùn)行軌跡，同樣也符合圖4的刀具誤差原理圖，其實(shí)際加工完成的軌跡，過切程度真實(shí)滿足其應(yīng)用要求。

4 四軸手工編程思路

該墻面凸輪其核心工序就是凸輪曲面的四軸加工，如何高效合理的編排其加工工藝，是該零件加工的要點(diǎn)，現(xiàn)就其曲面粗精加工的程序要點(diǎn)簡(jiǎn)要分析如下：

粗加工采用的刀具為Φ16立銑刀，完成開槽后零件曲面剩余部分的余料粗加工，編程要點(diǎn)是要給精加工留有一定的余量，并且盡可能的少走空刀、提高效率。其左側(cè)粗加工軌跡如圖5所示。

圖5中，Φ16立銑刀粗加工時(shí)采用順銑，斜線進(jìn)刀、曲線切削、斜線退刀方式。整個(gè)單邊粗加工過程分5次走刀完成，每次軸向切削深度為4mm，第5刀完成粗加工，凸輪曲面留有0.2mm的精加工余量，該部分子程序編程如下，僅供參考。右側(cè)粗加工軌跡與程序與左側(cè)類似，在此不再贅述。

結(jié)合圖4刀具誤差分析圖得出的刀具路徑規(guī)劃，我們采用與軸承直徑一致的Ф22立銑刀完成凸輪墻面的精加工，其左側(cè)精加工軌跡如圖6所示。

圖6中，Φ22立銑刀左側(cè)精加工時(shí)采用順銑加工，切線進(jìn)刀、曲線切削、切線退刀方式。一次加工到位，去除軸向0.2的余量，右側(cè)精加工軌跡與程序與左側(cè)類似，在此不再贅述。

5 結(jié)語(yǔ)

通過圖3刀具誤差問題的分析，我們得出采用本文編程方式，精加工須采用直徑與軸承直徑一致的刀具進(jìn)行凸輪墻面精加工，其過切輪廓才能正常使用，不會(huì)出現(xiàn)卡頓磕絆現(xiàn)象。深入一步，我們采用此種編程方式走出的滿足使用要求的凸輪墻壁曲面應(yīng)該如何造型呢？得到正確的凸輪墻壁曲面模型后，進(jìn)行自動(dòng)編程加工時(shí)，我們精加工不再有刀具直徑須為Ф22的限制，對(duì)于進(jìn)一步優(yōu)化加工工藝和降低制造成本會(huì)有更為廣闊的空間。