0 引言

　　目前許多設(shè)備中使用凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，其中關(guān)鍵零件凸輪的加工一直是機(jī)械加工的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的凸輪加工的方法是采用分度頭銑削或靠模法加工，加工難度大、周期長(zhǎng)、加工精度低、對(duì)操作工人技術(shù)水平要求高，因此傳統(tǒng)的加工方法不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要[1][2]。利用配備了數(shù)控分度頭的數(shù)控銑床加工凸輪代替了傳統(tǒng)的加工方法，在很大程度上提高了凸輪的加工精度和效率，但以前一直采用手工編程，使加工精度受到很大的影響，本文采用Master CAM軟件，先對(duì)凸輪建模、仿真加工，最后生成數(shù)控代碼，輸入到數(shù)控銑床，這樣加工出的零件可靠性高、精度高，滿(mǎn)足了工業(yè)對(duì)凸輪的需求。

1MasterCAM軟件介紹

　　MasterCAM是一種功能強(qiáng)大的CAD/CAM軟件由CAD和CAM兩大部分組成，并分成造型(Design)，銑削加工(Mill)，車(chē)削加工(Lathe)和線(xiàn)切割(Wire)4個(gè)功能模塊。集設(shè)計(jì)與制造于一體。MasterCAM采用圖形交互方式自動(dòng)編程。編程人員根據(jù)屏幕提示的內(nèi)容于計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)，選擇菜單目錄或回答計(jì)算機(jī)的提問(wèn)，直至將所有問(wèn)題回答完畢，然后即可自動(dòng)生成NC程序。NC程序的自動(dòng)產(chǎn)生是受軟件的后置處理功能控制的，不同的加工模塊和不同的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于不同的后處理文件。

2 槽型零件加工工藝分析

　　該槽型零件，此零件有兩個(gè)孔，且精度較高，可以作為工藝孔進(jìn)行定位，基準(zhǔn)面A作為定位面，采用一面兩孔的組合定位方式。由于兩個(gè)孔的要求較高，最后一道工序必須采用鉸削方式，對(duì)于Φ8槽的加工，采用銑削方式完成。

3 槽型凸輪加工工藝

　　3.1 裝夾方案的確定

　　3.2 加工順序及走刀路線(xiàn)的確定①應(yīng)先加工用作定位基準(zhǔn)的兩個(gè)孔，然后再加工凸輪槽內(nèi)外輪廓表面。為了保證加工精度，粗、精加工應(yīng)該分開(kāi)。其中兩孔的加工采用鉆孔→擴(kuò)孔→粗鉸→精鉸的方案。②平面進(jìn)給時(shí)，外凸輪廓從切線(xiàn)方向切入，內(nèi)凹輪廓從過(guò)渡圓弧切入。為使凸輪槽表面具有較好的表面質(zhì)量，采用順銑。深度進(jìn)給有兩種方法：一種是在XZ平面來(lái)回銑削，逐漸進(jìn)刀到既定深度；另一種方法是先打工藝孔，然后從工藝孔進(jìn)刀到既定深度。本文采用的是來(lái)回切削的方法。

　　3.3 刀具的選擇通常銑削毛坯表面或進(jìn)行孔的粗加工時(shí)，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削。但由于此零件的加工材料為HT200，HB為170左右，此硬度不適合進(jìn)行強(qiáng)力切削，所以改用Φ19.6和Φ11.6的鉆頭進(jìn)行孔的粗加工，精加工使用與孔直徑相同的鉸刀進(jìn)行。

　　通常銑削凸臺(tái)或凹槽時(shí)，選擇高速鋼立銑刀，如果加工余量小，并且表面粗糙值較小，采用鑲立方氮化硼刀片的端銑刀。根據(jù)所要加工的零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，銑削凸輪槽內(nèi)、外輪廓時(shí)，銑刀直徑受槽寬的限制，取為6毫米。粗加工選用直徑為6毫米的高速鋼立銑刀，精加工選用直徑為6毫米的鑲立方氮化硼刀片的端銑刀。應(yīng)注意的是，零件內(nèi)槽圓角半徑不宜過(guò)小，因?yàn)楣ぜA角的大小決定著刀具直徑的大小。如果刀具直徑過(guò)小，在加工平面時(shí)，進(jìn)給次數(shù)會(huì)相應(yīng)增多，影響生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。所以，凸輪槽內(nèi)外輪廓的底圓角為R0.5。

4 MasterCAM數(shù)控加工流程

　　通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行加工工藝分析，并繪制幾何圖形及建模，以合理的加工步驟得到刀具路徑，再通過(guò)程序的后處理生成數(shù)控加工指令代碼，輸入到數(shù)控機(jī)床既可完成加工。

　　4.1 零件的二維或三維建模通過(guò)對(duì)凸輪的參數(shù)化建模，得出凸輪的輪廓曲線(xiàn)方程，并由輪廓曲線(xiàn)方程得到凸輪的模型圖，然后利用二次開(kāi)發(fā)工具Pro/Toolkit，用戶(hù)只需要輸入凸輪的參數(shù)，即可自動(dòng)生成所需要的三維實(shí)體，結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤[6]。用戶(hù)也可以根據(jù)需要，只修改參數(shù)，就可以生成滿(mǎn)足要求的凸輪三維實(shí)體圖，從而縮短研發(fā)周期，提高工作效率?？梢?jiàn)該系統(tǒng)具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　按設(shè)計(jì)要求，建立零件的模型是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ)，可以利用四大模塊中的任何一個(gè)模塊來(lái)進(jìn)行二維或三維的零件建模。在進(jìn)行零件的建模時(shí)，要注意：對(duì)數(shù)控加工指令代碼只需建立零件模型，即只需畫(huà)出零件上用來(lái)確定刀具路徑的輪廓線(xiàn)，無(wú)需畫(huà)出整個(gè)零件的模型來(lái)，加工尺寸、形位公差及配合公差可不標(biāo)出。二維或三維建模時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的實(shí)際尺寸來(lái)繪制，以保證計(jì)算生成的刀具路徑坐標(biāo)的正確性；對(duì)于復(fù)雜、加工表面較多的零件，要充分利用MasterCAM中圖層的功能，進(jìn)行刀具選取和確定刀具路徑時(shí)，根據(jù)圖層的打開(kāi)、關(guān)閉或隱藏功能，方便地選擇加工需要的輪廓線(xiàn)。

　　4.2 零件工藝參數(shù)的確定和刀具的選取在運(yùn)用MasterCAM軟件對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工編程前，要保證零件的表面粗糙度和加工精度。加工零件的幾何模型生成后，接下來(lái)要進(jìn)行數(shù)控加工的規(guī)劃。首先要對(duì)零件進(jìn)行加工工藝分析，確定合理的加工順序。要充分考慮零件的形狀、尺寸、加工精度及零件剛度，盡量減少換刀次數(shù)，提高加工效率。在刀具的選擇當(dāng)中，一般應(yīng)遵循以下原則：平面應(yīng)用平底刀加工，少用球刀加工，以減少加工時(shí)間；加工尺寸大的工件，為提高刀具的加工效率和剛性，應(yīng)盡可能使用大直徑的刀具。工件太厚時(shí)，應(yīng)分層用不同長(zhǎng)度的刀粗加工，為保證余量一致后再光刀，應(yīng)先用大刀粗加工后，再用小刀清除余料；粗精加工時(shí)，可選擇不同的加工刀具；刀具要尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便，選擇精度高、剛性好、耐用度好的刀具。

　　4.3 加工零件的刀具路徑確定刀具選擇好后，確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)尺寸，正確選擇工件坐標(biāo)原點(diǎn)，也就是建立工件坐標(biāo)系統(tǒng)，做到先加工基準(zhǔn)面后加工其它表面、先加工主要表面后加工次要表面、先粗加工后精加工。具體路徑和有關(guān)幾何尺寸的計(jì)算，要避免產(chǎn)生累計(jì)誤差，盡量考慮零件形位公差的要求。刀具路徑的生成應(yīng)注意：正確設(shè)置有關(guān)輔助功能，如重要尺寸的加工中檢測(cè)，切削液的啟停等等；減少電腦對(duì)刀具路徑的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算處理時(shí)間，合理設(shè)置公差，以平衡加工精度；減少空程刀具路徑，盡量走簡(jiǎn)單的刀路避免生成多余的刀具路徑；生成的刀具路徑應(yīng)滿(mǎn)足零件的精度和表面粗糙度要求。

　　4.4 零件的模擬數(shù)控加工設(shè)置好刀具加工路徑后，利用MasterCAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能，能夠觀(guān)察切削加工的過(guò)程，可用來(lái)檢測(cè)工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理，零件在數(shù)控實(shí)際加工中是否存在干涉，設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作是否正確，實(shí)際零件是否符合設(shè)計(jì)要求[7]。同時(shí)在數(shù)控模擬加工中，系統(tǒng)會(huì)給出有關(guān)加工過(guò)程的報(bào)告。這樣可以在實(shí)際生產(chǎn)中省去試切的過(guò)程，可降低材料消耗，提高生產(chǎn)效率。

　　4.5 數(shù)控指令代碼的輸出通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬數(shù)控加工，確認(rèn)符合實(shí)際加工要求時(shí)，就可以利用MasterCAM的后置處理程序來(lái)生成NCI文件或NC數(shù)控代碼，MasterCAM系統(tǒng)本身提供了百余種后置處理PST程序。對(duì)于不同的數(shù)控設(shè)備，其數(shù)控系統(tǒng)可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對(duì)于具體的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用對(duì)應(yīng)的后置處理程序，后置處理生成的NC數(shù)控代碼經(jīng)簡(jiǎn)單適當(dāng)修改后，如能符合所用數(shù)控設(shè)備的要求，就可以輸出到數(shù)控設(shè)備，進(jìn)行數(shù)控加工。

5 結(jié)語(yǔ)
　　采用MasterCAM軟件能方便的建立零件的幾何模型，對(duì)復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制，可大大提高程序的正確性，迅速自動(dòng)生成數(shù)控代碼，縮短編程時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率，保證程序的安全性。