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(shí)現(xiàn)焦距變化的重要部件，在工作中經(jīng)常會(huì)遇到變焦凸輪零件的加工，但實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常由于曲線(xiàn)槽的加工存在凸輪曲線(xiàn)不夠平滑，造成變倍與補(bǔ)償組不同步，從而使變焦距系統(tǒng)出現(xiàn)光軸跳動(dòng)較大，嚴(yán)重影響儀器的精度。我們通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)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(wèn)題?，F(xiàn)以如圖1和附表所示實(shí)例零件，加以說(shuō)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(duì)應(yīng)的兩個(gè)φ4H7中心線(xiàn)與基準(zhǔn)A的平行度為0.02mm，每個(gè)φ4H7的中心線(xiàn)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(huà)出平面圖，然后用旋轉(zhuǎn)命令建立實(shí)體。

（2）用UG繪制參數(shù)方程，這一過(guò)程一般需要兩個(gè)步驟：把曲線(xiàn)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(xiàn)）繪制參數(shù)方程曲線(xiàn)。

通過(guò)圖1推算曲線(xiàn)方程為

方程中參數(shù)的定義如下：

先將這些表達(dá)式輸入U(xiǎn)G的Expression（表達(dá)式）中，然后用Law Curve（規(guī)律曲線(xiàn)）繪制出參數(shù)方程曲線(xiàn)；再用曲面已掃掠命令繪出曲面，用曲面加厚變成實(shí)體，用實(shí)體和已畫(huà)出的筒進(jìn)行布爾運(yùn)算切出兩個(gè)螺旋槽，再倒下圓角；至此，三維圖已繪制好了（見(jiàn)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(xiàn)槽和內(nèi)、外徑尺寸屬重要尺寸，粗車(chē)和粗銑工序?yàn)榈氖侨コ嗔浚尫艖?yīng)力；時(shí)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(zhuān)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(xiàn)：粗車(chē)內(nèi)、外徑留1mm，端面留0.3mm→粗銑兩曲線(xiàn)凹槽寬度成3mm→時(shí)效處理→精車(chē)外螺紋及端面→螺紋及端面定位，精車(chē)外徑及內(nèi)孔→精銑曲線(xiàn)槽。

3.編制數(shù)控程序

粗車(chē)和精車(chē)程序比較簡(jiǎn)單，這里就不再贅述?，F(xiàn)在主要介紹兩個(gè)螺旋槽在臥式加工中心上加工的編程過(guò)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U(xiǎn)G建模模塊，將零件的毛坯的三維繪制出來(lái)，以方便模擬使用；然后再進(jìn)入U(xiǎn)G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(gè)變軸操作分別命名為：

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

在SEMI_ VARIABLE_MILL_SLOT1和FIN_VARIABLE_MILL_ SLOT1中，選擇曲線(xiàn)一為驅(qū)動(dòng)曲線(xiàn)，分兩步操作：選曲線(xiàn)二為驅(qū)動(dòng)曲線(xiàn)，其次刀軸選離開(kāi)直線(xiàn)選項(xiàng)，直線(xiàn)就選擇三維筒的中心軸線(xiàn)。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(xiàn)一、曲線(xiàn)二和加工坐標(biāo)系的方向如圖4所示。

在驅(qū)動(dòng)方式菜單下要合理地選擇切削步長(zhǎng)參數(shù)，可以按照零件精度選擇切削步長(zhǎng)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(xiàng)中數(shù)字項(xiàng)太小，步長(zhǎng)將會(huì)加大，造成曲線(xiàn)插補(bǔ)不平滑，應(yīng)根據(jù)機(jī)床工作臺(tái)分度精度確定好數(shù)字，保證曲線(xiàn)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(dòng)計(jì)算凸輪上每一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給，最終加工出凸輪輪廓線(xiàn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：程序體積小，運(yùn)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(gè)參數(shù)的數(shù)值，基本可以做到一勞永逸。缺點(diǎn)是：需要一個(gè)通用程序，對(duì)編制宏程序人員的技能要求高。

程序及說(shuō)明如下：

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐和試驗(yàn)，找出了合適的切削參數(shù)，設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的工裝夾具，優(yōu)化了工藝過(guò)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(dòng)強(qiáng)度；故愿和大家分享一下經(jīng)驗(yàn)，為同類(lèi)的零件加工提供有現(xiàn)實(shí)依據(jù)的參考。