0引言

　　凸輪機(jī)構(gòu)常用于輕載、低速自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制。其中盤形凸輪應(yīng)用較廣，其加工方法有劃線加工、靠模加工和數(shù)控加工。由于凸輪輪廓曲線較復(fù)雜，采用前兩者加工方法不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且精度低。而采用數(shù)控加工可獲得很高的加工精度。如果其輪廓曲線是由直線和圓弧組成的，可由手工編程解決。但是由其他非直線和圓弧組成其輪廓曲線時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)又不具備該曲線插補(bǔ)功能，用手工編程無法解決,就必須利用CAD/CAM軟件進(jìn)行自動(dòng)編程才能解決。CAXA制造工程師是一套由中國北京北航海爾軟件公司研制開發(fā)的基于Windows原創(chuàng)風(fēng)格、功能強(qiáng)大、易學(xué)易用、全中文界面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件。本文主要介紹CAXA制造工程師在加工盤形凸輪中的應(yīng)用。

　　1 盤形凸輪的加工

　　舉例：加工一盤形凸輪，基圓D=50 mm。升程25 mm。使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：

　　0～90°，從動(dòng)件靜止不動(dòng)(下止點(diǎn))。

　　90～180°，從動(dòng)件勻加速向上。到達(dá)上止點(diǎn)。

　　180～270°，從動(dòng)件靜止不動(dòng)(上止點(diǎn))。

　　270～215°，從動(dòng)件勻加速向下。行程為升程的一半(12.5 mm)。

　　215～360°，從動(dòng)件勻減速向下。行程為升程的一半(12.5 mm)。

　　1.1做出此零件的實(shí)體模型

　　利用CAD/CAM軟件編程，首先必須做出零件的輪廓曲線，才能生成實(shí)體模型。使用CAXA制造工程師中的公式曲線繪制凸輪的輪廓顯得方便快捷，任何復(fù)雜的曲線，只要確定了其函數(shù)式并選擇正確的取值范圍后。即可輕松獲得所需圖線。

　　從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)分析：

　　由上述要求可知，該凸輪的輪廓曲線是由5條曲線段組成。令：凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度，則周期。即每轉(zhuǎn)過90°所需時(shí)間為1 s。

　　(1)0-90°

　　V=0。a=0，凸輪曲線為一圓弧(基圓)，r=25 mm。

　　(2)90-180°

　　V>0.a=0，凸輪曲線為一阿基米德螺線。在此區(qū)間從動(dòng)件從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)，其行程s=50-25=25 mm，所用時(shí)間t=l S.故從動(dòng)件在此區(qū)間的速度　　

　　已知阿基米德螺線的方程為　　

　　畫此曲線時(shí)。應(yīng)選用極坐標(biāo)系，輸入方程

　　起始值為;　　終止值為。

　　(3)180-270°

　　V=0，a=0，凸輪曲線為一圓弧，R=50 mm。

　　(4)270-215°

　　V=0，a>0，凸輪曲線為一拋物線。

　　此時(shí)從動(dòng)件從上止點(diǎn)開始下移，該段行程s=12.5 mm。所用時(shí)間t=0.5 s。

　　又由，可得

　　于是距凸輪回轉(zhuǎn)中心距離

　　畫此段曲線時(shí),輸入方程

　　起始值為0;

　　終止值為

　　曲線生成后。還需旋轉(zhuǎn)-90°即可完成與上段曲線的連接。

　　(5)215-360°

　　V=0，a<0，凸輪曲線為一拋物線。

　　此時(shí)從動(dòng)件已從上止點(diǎn)下移了12.5 mm，離下止點(diǎn)距離(即行程)還有12.5 mm，離凸輪回轉(zhuǎn)中心距離為37.5 mm。

　　已知：行程s=12.5 mm，時(shí)間t=0.5 s，初速度即為上一段的末速度， ，此段的加速度

　　由及 可得從動(dòng)件下移的距離

　　則從動(dòng)件離凸輪回轉(zhuǎn)中心距離

　　畫此段曲線時(shí)，輸入方程

　　起始值為0：

　　終止值為

　　曲線生成后，還需旋轉(zhuǎn)-45°，即可完成與上段曲線的拼接。如圖l所示。

　　圖1 盤形凸輪曲線

　　需要注意的是畫盤形凸輪曲線時(shí)，要選用極坐標(biāo)系。變量t的取值在0～2π，不能取負(fù)值。曲線方程確定后，起始值和終止值的選擇則顯得尤為關(guān)鍵，若選擇不當(dāng)，則曲線的位置和大小將出現(xiàn)偏差。

　　輪廓曲線生成后，考慮到加工時(shí)使用φ20立銑刀及使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在各曲線連接處用R10的圓弧過渡，使曲線更加平滑。使用曲線組合功能把各段曲線進(jìn)行組合，使凸輪輪廓成為一條完整的曲線。

　　使用移動(dòng)拷貝功能畫凸輪上表面曲線(令凸輪厚度為20)，利用直紋面和平面功能生成凸輪實(shí)體。

　　選擇下表面輪廓線，使用等距線功能畫凸輪曲線加工時(shí)φ20立銑刀的切削路徑(偏移距離為10 mm)，以此作為“曲線路徑”。

　　1.2由實(shí)體模型定義毛坯大小

　　單擊加工管理按鈕。在“加工管理樹”中，雙擊毛坯圖標(biāo)，彈出“定義毛坯”對(duì)話框，選取參照模型方式。單擊參照模型按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算模型的大小。以此作為毛坯。

　　1.3創(chuàng)建工件坐標(biāo)系

　　在凸輪上表面中心創(chuàng)建加工坐標(biāo)系。

　　1.4選擇加工方式,確定加工參數(shù)

　　單擊輪廓線精加工按鈕，彈出對(duì)話框。填寫各參數(shù)表中的參數(shù)。

　　1.5生成加工軌跡

　　填寫完參數(shù)表后，單擊確定。拾取“曲線路徑”和加工方向。右鍵確定。系統(tǒng)生成加工軌跡。

　　1.6生成加工程序

　　在加工菜單欄中選擇后置處理，在后置設(shè)置中選取加工機(jī)床，然后生成G代碼，獲得加工程序。

　　2結(jié)語

　　利用CAD/CAM軟件自動(dòng)編程，關(guān)鍵是繪制出工件的輪廓曲線。本文重點(diǎn)闡述了如何利用CAXA制造工程師繪制盤形凸輪曲線及加工生成G代碼數(shù)控加工程序。CAXA制造工程師作為國產(chǎn)CAD/CAM軟件，以其人性化的界面和便捷的操作。被眾多的工程技術(shù)人員和教育工作者所青睞。隨著其功能的不斷完善，將在教學(xué)和應(yīng)用中占據(jù)更加重要的位置。