文章通過(guò)對(duì)雙螺旋線高速傳動(dòng)凸輪的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程介紹了FeatureCAM軟件的應(yīng)用，借此來(lái)與廣大讀者分享加工經(jīng)驗(yàn)和解決方案。

　　經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司是世界知名的紡機(jī)制造商，1996年同時(shí)在香港聯(lián)合交易所和深圳證券交易所上市，是一個(gè)跨地域經(jīng)營(yíng)、惟一擁有棉紡織成套設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)能力的集科、工、貿(mào)多種經(jīng)營(yíng)為一體的企業(yè)集團(tuán)。FeatureCAM是世界最大的CAM軟件公司英國(guó)Delcam公司旗下著名的特征自動(dòng)識(shí)別CAM系統(tǒng)，是基于特征、基于知識(shí)、第一個(gè)使用自動(dòng)特征識(shí)別AFR技術(shù)的全功能CAM軟件，同時(shí)具有強(qiáng)大的交互式特征識(shí)別IFR功能，支持2～5 軸加工中心、車(chē)銑復(fù)合加工、車(chē)削加工及線切割編程。

　　紡織機(jī)械中有一種機(jī)械叫高速氣流紡，引入的是德國(guó)現(xiàn)代技術(shù)。其中有一關(guān)鍵零件是傳動(dòng)凸輪。高速氣流紡的傳動(dòng)凸輪類(lèi)型采用了雙螺旋線，而我公司之前一直采用單螺旋線凸輪，國(guó)內(nèi)又沒(méi)有加工經(jīng)驗(yàn)可供參考。更重要的是，由于該凸輪的工作速度高達(dá)8000r/min，對(duì)傳動(dòng)的準(zhǔn)確性、可靠性和噪音的要求都非常高。可以說(shuō)，能否攻克該凸輪的加工難關(guān)，是整個(gè)技術(shù)引進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　傳統(tǒng)的加工方法是使用笛卡爾坐標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)計(jì)算，數(shù)據(jù)密集工作量大，且容易出錯(cuò);曲線曲面不光滑、容積誤差較大，制造周期長(zhǎng)。我們嘗試用FeatureCAM編程，利用公司現(xiàn)有設(shè)備，克服傳統(tǒng)制造的缺陷，制造出精確的高速凸輪。從而使CAD/CAM技術(shù)真正應(yīng)用到凸輪設(shè)計(jì)和制造中，既提高了凸輪設(shè)計(jì)的效率和加工精度，又縮短了制造周期。特別是在設(shè)計(jì)和制造形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜化零件或曲面或模具時(shí)，CAD/CAM技術(shù)更顯示其它軟件無(wú)法比擬的強(qiáng)大功能和效率。

　　高速氣流紡傳動(dòng)凸輪設(shè)計(jì)、建模、編程思路：

　　◎分析凸輪的加工工藝----需要構(gòu)建凸輪曲線;

　　◎凸輪工件材料----圓柱凸輪材料為QT550耐磨耐高溫鑄鐵;

　　◎使用設(shè)備：必須有四軸功能四聯(lián)動(dòng)加工中心的設(shè)備。刀具選用桿銑刀(平頭端銑刀);

　　◎創(chuàng)建凸輪曲線---采用FeatureCAM軟件自帶的凸輪曲線構(gòu)造功能智能化創(chuàng)建凸輪的關(guān)鍵曲線;

　　◎使用FeatureCAM四軸加工模塊進(jìn)行沿凸輪曲線自動(dòng)生成銑槽加工刀具路徑;

　　◎使用FeatureCAM機(jī)床仿真模塊仿真加工路徑，進(jìn)行驗(yàn)證;

　　◎在四聯(lián)動(dòng)加工中心加工凸輪。

　　在設(shè)計(jì)凸輪曲線時(shí)考慮到凸輪是高速運(yùn)動(dòng)去帶動(dòng)高速引紗及紡紗，其凸輪的曲線要求特別光滑才能達(dá)到高速的效果。因此在設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上點(diǎn)與拐點(diǎn)之間，加速上升時(shí)的軌跡必須保證凹槽光潔暢通。

　　一、生成凸輪曲線步驟

　　建立纏繞曲線，選擇Y軸纏繞，設(shè)計(jì)完工的曲線，如圖1、圖2所示。

圖1

圖2

　　二、生成刀具路徑步驟

　　加工時(shí)要選項(xiàng)為CW方向，也就是順時(shí)針去加工，曲線拐點(diǎn)為每0.25°勻速度上升至180°;然后返回起始原點(diǎn)。第二條平移中心Y軸-40mm繼續(xù)加工，分出粗加工和精加工，控制拐點(diǎn)尺寸精度和倒曲線邊角。如圖3所示。

　　選擇刀具Φ20桿銑刀進(jìn)行粗加工，F(xiàn)eatureCAM自動(dòng)計(jì)算出精加工留出的余量，主軸轉(zhuǎn)速1800r/min;進(jìn)刀采用螺旋下刀方式，速度為100mm/min，而進(jìn)入正常加工時(shí)進(jìn)給速度為150～200mm/min。

　　在選擇刀具Φ20桿銑刀進(jìn)行精加工，F(xiàn)ertureCAM軟件附帶功率負(fù)載表可以參考。主軸轉(zhuǎn)速2000r/min，進(jìn)刀采用螺旋下刀方式速度為200mm/min，而進(jìn)入正常加工時(shí)進(jìn)給速度200～250mm/min。

　　使用四軸聯(lián)動(dòng)加工中心，操縱系統(tǒng)為西門(mén)子840C ，NC主格式為MPF格式;計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬仿真加工，計(jì)算出實(shí)際的加工工時(shí)，修改不必要的多余加工路徑。如圖4所示。

圖3

圖4

　　三、刀具路徑動(dòng)態(tài)三維實(shí)體切削仿真結(jié)果

　　刀具路徑動(dòng)態(tài)三維實(shí)體切削仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5

　　四、在FeatureCAM中把刀具路徑進(jìn)行機(jī)床模擬仿真驗(yàn)證

　　在數(shù)控加工過(guò)程中為了驗(yàn)證程序的正確性，過(guò)去多采用木?；蛩芰夏＿M(jìn)行試切加工，此種方法效率低又浪費(fèi)材料。用數(shù)控仿真方法來(lái)檢驗(yàn)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，它具有降低制造成本、縮短設(shè)計(jì)制造周期、快速直觀、省時(shí)省力的優(yōu)點(diǎn)，它使操作者通過(guò)圖形顯示預(yù)先檢測(cè)誤差，進(jìn)行刀具的干涉和碰撞檢查。如圖6所示。

圖6

　　驗(yàn)證通過(guò)后即可快速生成機(jī)床G代碼，如圖7所示。

圖7

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)對(duì)圓柱凸輪進(jìn)行制造設(shè)計(jì)與數(shù)控加工自動(dòng)編程，大大提高了設(shè)計(jì)效率與凸輪的精度，克服了傳統(tǒng)方法、人為因素浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力且要多次修改等缺點(diǎn)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，縮短了設(shè)計(jì)制造的周期，提高了凸輪的質(zhì)量。

　　隨著科技的進(jìn)步時(shí)代的發(fā)展，自動(dòng)編程將逐步取代繁瑣的手工編程。自動(dòng)編程準(zhǔn)確率高，效率高，也是未來(lái)機(jī)械加工追求的方向。