文章通過對雙螺旋線高速傳動凸輪的設(shè)計與制造過程介紹了FeatureCAM軟件的應(yīng)用，借此來與廣大讀者分享加工經(jīng)驗和解決方案。

　　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年同時在香港聯(lián)合交易所和深圳證券交易所上市，是一個跨地域經(jīng)營、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)營為一體的企業(yè)集團(tuán)。FeatureCAM是世界最大的CAM軟件公司英國Delcam公司旗下著名的特征自動識別CAM系統(tǒng)，是基于特征、基于知識、第一個使用自動特征識別AFR技術(shù)的全功能CAM軟件，同時具有強(qiáng)大的交互式特征識別IFR功能，支持2～5 軸加工中心、車銑復(fù)合加工、車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，引入的是德國現(xiàn)代技術(shù)。其中有一關(guān)鍵零件是傳動凸輪。高速氣流紡的傳動凸輪類型采用了雙螺旋線，而我公司之前一直采用單螺旋線凸輪，國內(nèi)又沒有加工經(jīng)驗可供參考。更重要的是，由于該凸輪的工作速度高達(dá)8000r/min，對傳動的準(zhǔn)確性、可靠性和噪音的要求都非常高。可以說，能否攻克該凸輪的加工難關(guān)，是整個技術(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)對點(diǎn)計算，數(shù)據(jù)密集工作量大，且容易出錯;曲線曲面不光滑、容積誤差較大，制造周期長。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)計和制造中，既提高了凸輪設(shè)計的效率和加工精度，又縮短了制造周期。特別是在設(shè)計和制造形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜化零件或曲面或模具時，CAD/CAM技術(shù)更顯示其它軟件無法比擬的強(qiáng)大功能和效率。

　　高速氣流紡傳動凸輪設(shè)計、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)行驗證;

　　◎在四聯(lián)動加工中心加工凸輪。

　　在設(shè)計凸輪曲線時考慮到凸輪是高速運(yùn)動去帶動高速引紗及紡紗，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)計的結(jié)構(gòu)上點(diǎn)與拐點(diǎn)之間，加速上升時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

　　加工時要選項為CW方向，也就是順時針去加工，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自動計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)入正常加工時進(jìn)給速度200～250mm/min。

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

圖3

圖4

　　三、刀具路徑動態(tài)三維實(shí)體切削仿真結(jié)果

　　刀具路徑動態(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)床模擬仿真驗證

　　在數(shù)控加工過程中為了驗證程序的正確性，過去多采用木模或塑料模進(jìn)行試切加工，此種方法效率低又浪費(fèi)材料。用數(shù)控仿真方法來檢驗是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，它具有降低制造成本、縮短設(shè)計制造周期、快速直觀、省時省力的優(yōu)點(diǎn)，它使操作者通過圖形顯示預(yù)先檢測誤差，進(jìn)行刀具的干涉和碰撞檢查。如圖6所示。

圖6

　　驗證通過后即可快速生成機(jī)床G代碼，如圖7所示。

圖7

　　四、結(jié)束語

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

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