變焦凸輪的數(shù)控加工

河南平原光電有限公司 （焦作 454001） 李紅義 浮德民

變焦凸輪是光學(xué)元器件上用于實現(xiàn)焦距變化的重要部件，在工作中經(jīng)常會遇到變焦凸輪零件的加工，但實際生產(chǎn)中經(jīng)常由于曲線槽的加工存在凸輪曲線不夠平滑，造成變倍與補償組不同步，從而使變焦距系統(tǒng)出現(xiàn)光軸跳動較大，嚴(yán)重影響儀器的精度。我們通過長時間的實踐和摸索，采用優(yōu)化加工程序和改良加工方法很好地解決了上述問題?，F(xiàn)以如圖1和附表所示實例零件，加以說明。技術(shù)要求為：尺寸L1、L2分別為φ4H7圓心的橫向尺寸，公差為±0.01mm；A、B兩槽相對應(yīng)的兩個φ4H7中心線與基準(zhǔn)A的平行度為0.02mm，每個φ4H7的中心線與基準(zhǔn)A的正交性為0.02mm。

圖1

參數(shù)方程表

1.三維建模

（1）在UG的CAD模塊中先按圖樣畫出平面圖，然后用旋轉(zhuǎn)命令建立實體。

（2）用UG繪制參數(shù)方程，這一過程一般需要兩個步驟：把曲線的方程輸入到Expression（表達(dá)式）中；根據(jù)已輸入的表達(dá)式，利用Law Curve（規(guī)律曲線）繪制參數(shù)方程曲線。

通過圖1推算曲線方程為

方程中參數(shù)的定義如下：

先將這些表達(dá)式輸入UG的Expression（表達(dá)式）中，然后用Law Curve（規(guī)律曲線）繪制出參數(shù)方程曲線；再用曲面已掃掠命令繪出曲面，用曲面加厚變成實體，用實體和已畫出的筒進(jìn)行布爾運算切出兩個螺旋槽，再倒下圓角；至此，三維圖已繪制好了（見圖2）。

圖2

2.工藝分析和加工思路

本零件整體結(jié)構(gòu)屬于薄壁筒形零件，其曲線槽和內(nèi)、外徑尺寸屬重要尺寸，粗車和粗銑工序為的是去除余量，釋放應(yīng)力；時效處理主要是穩(wěn)定組織，消除應(yīng)力；精加工保證圖樣精度要求，配做專用心軸定位為的是消除零件徑向變形、方便零件裝夾與定位。根據(jù)零件的材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求，制訂工藝路線：粗車內(nèi)、外徑留1mm，端面留0.3mm→粗銑兩曲線凹槽寬度成3mm→時效處理→精車外螺紋及端面→螺紋及端面定位，精車外徑及內(nèi)孔→精銑曲線槽。

3.編制數(shù)控程序

粗車和精車程序比較簡單，這里就不再贅述。現(xiàn)在主要介紹兩個螺旋槽在臥式加工中心上加工的編程過程。

編程有兩種方法：

（1）用UG軟件進(jìn)行三維建模，方法如下：

進(jìn)入UG建模模塊，將零件的毛坯的三維繪制出來，以方便模擬使用；然后再進(jìn)入UG編程模塊，在幾何視圖中的G54下的WORKPIECE_G54中指定部件和毛坯，而后在程序順序視圖中建立四個變軸操作分別命名為：

在這四步操作中分別設(shè)置驅(qū)動方式和刀軸選項的設(shè)置如圖3所示。

在SEMI_ VARIABLE_MILL_SLOT1和FIN_VARIABLE_MILL_ SLOT1中，選擇曲線一為驅(qū)動曲線，分兩步操作：選曲線二為驅(qū)動曲線，其次刀軸選離開直線選項，直線就選擇三維筒的中心軸線。而后在這四步中分別設(shè)置非切削的逼近、進(jìn)刀、退刀和分離為手工→刀軸→距離。逼近和分離分別設(shè)為20mm，進(jìn)刀和退刀分別設(shè)為5mm。其中曲線一、曲線二和加工坐標(biāo)系的方向如圖4所示。

在驅(qū)動方式菜單下要合理地選擇切削步長參數(shù)，可以按照零件精度選擇切削步長數(shù)量或是切削精度大小，如圖5所示。

圖3

圖4

圖5

如果選項中數(shù)字項太小，步長將會加大，造成曲線插補不平滑，應(yīng)根據(jù)機(jī)床工作臺分度精度確定好數(shù)字，保證曲線平滑。

設(shè)置完刀具和切削參數(shù)，然后就可以生成操作步驟，生成刀軌，而后進(jìn)行2D模擬，最后選擇合適的多軸后處理文件就可以生成程序了。

（2）手工編制宏程序。宏程序法：是指用變量編程的方法，在數(shù)控裝置內(nèi)自動計算凸輪上每一個點的坐標(biāo)，并實現(xiàn)自動進(jìn)給，最終加工出凸輪輪廓線。這種方法的優(yōu)點是：程序體積小，運行效率高，適應(yīng)范圍廣，加工精度很容易得到控制，不同的凸輪只需修改幾個參數(shù)的數(shù)值，基本可以做到一勞永逸。缺點是：需要一個通用程序，對編制宏程序人員的技能要求高。

程序及說明如下：

4.結(jié)語

通過長時間的實踐和試驗，找出了合適的切削參數(shù)，設(shè)計了專用的工裝夾具，優(yōu)化了工藝過程和數(shù)控程序；從而保證了此零件的加工質(zhì)量，提高了加工效率，降低了工人的勞動強度；故愿和大家分享一下經(jīng)驗，為同類的零件加工提供有現(xiàn)實依據(jù)的參考。