凸轮零件数控加工论文

【摘要】平面凸轮零件的加工体现在对刀具的选择、基准的选择、定位方式、夹紧方式、等。本文着重说明了数控加工工艺设计的主要内容、加工方案设计原则、工序顺序、工步顺序、走刀路线、工件的安装、刀具的材料及要求、切削用量的选择等。今天小编为大家推荐《凸轮零件数控加工论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

凸轮零件数控加工论文 篇1：

模具零件数控车削加工工艺分析研究

摘要：随着我国社会生产力的大力发展，我国模具零件数控加工工艺得到很大的发展，数控车削加工工艺对模具零件的加工是十分重要的，通过介绍模具

零件数控车削加工的工艺内容，在工艺加工内容的基础之上对模具零件数控车削加工的工艺进行研究和探讨。

关键词：模具零件；数控车削加工；技术特点研究

社会在不断地发展和进步，先进的机器模具零件生产加工已经代替了

原始了人工加工，传统的方法已经不符合我们时代发展的要求，现在对模

具零件的精密加工的要求也越来越高，数控车削加工是十分先进的加工工

艺，对模具零件的加工有着十分重要的意义。

1 模具零件数控加工过程

模具零件数控加工工艺使用的是数控车床加工这种加工技术，其主要

包括：

1）模具零件数控加车削工工艺对象和内容的选择和确定。2）分析研

究要进行数控车削加工的零件图纸。3）选择出最适合最正确的加工工具

并且要设计和调整整体布局。4）对数控车削加工的工程顺序和加工步骤

进行合理地设计。5）计算出数控车削加工的运行轨迹并进行优化和整

合。6）编制加工程序并且对编制好的加工程序进行检验并作出合理地修

改。7）及时地处理加工现场出现的问题。8）做好相关文件的编写和制

定。

模具零件加工使用的是数字控制机床，其是装有程序控制系统的一种

自动化机床，该种类的机床的控制系统可以进行逻辑性地处理符号指令规

定的那些程序或者具有控制的编码，并且可以把它译码，进而运作数控机

床并且使其加工零件。操作和监控数控机床都是在数控单元里完成的，数

控单元相当于整个数控机床的大脑，与不普通的加工机床有很大的不同，

有其鲜明的特点：

1）数控机床的加工精度高，加工产品质量稳定。2）数控机床可以进

行多种坐标的联动，可以加工形状很复杂的模具零件。3）大大地节省了

生产的准备时间，改变加工的零件只需要更改一下数控的程序即可。4）

数据机床的精度高以及刚性强，其生产率逼普通的加工机床高出几倍。

5）数控机床使用的是自动化的技术，大大地减轻了操作人员的劳动强

度，但是其对操作员工的自身素质的要求很高，维修的难度也比较大。数

控机床是一种自动化高。生产效率高的加工设备，也是模具数控加工的最

重要的组成部分。

2 模具零件数控车削加工的技术研究

2.1 数控车削加工划分的加工顺序。模具零件数控车削加工是在集中

的条件下一次性的完成的，其工序划分的原则有两种：

1）能够保证划分精度的原则。模具零件是在集中的条件下来实现零

件数控车削加工，模具变形以及切削技术占主导作用的时候，就要按照数

控加工的精度的粗细进行划分工序并且进行模具零件的加工。2）按照生

产效率的提高原则。模具零件在进行数控车削加工的时候，为了避免多次

的换刀，就可以根据提高生产效率的原则来划分加工的工序。

2.2 模具数控车削加工的精度以及对加工技术的需求。模具零件在进

行数控车削加工的时候，其对精度的把握和技术的要求是十分重要的。选

择合理的加工方法和选择刀具的削用量是建立在零件尺寸精度的确定以及

零件表面的粗糙程度的基础上。主要包括的内容有：

1）分析车削加工的精度以及其各项的指标是不是齐全完备。2）查看

是否在进行合理的数控车削加工，能否达到图纸设计的要求。3）各项技

术合理的设计。这时需要注意，如果数控车削加工没有符合图纸的要求，

那么在采取相应的应对措施的时候一定要保持后续加工工序的余量。

2.3 选择数控车削加工的刀位点。数控程序可以描绘出刀具在加工时

的运行轨迹，其运行的轨迹是由刀具的运行轨迹点所决定的，从理论上

讲，我们可以任意地选择数控车削加工时的刀位点，但是在通常情况下，

刀位的选择要遵循以下几点规律：

1）选择刀具轴线和其底线相交的位置。2）使用球头刀具要选择球头

刀具的球心。3）其车刀应是假想的刀尖。除此之外，在选择刀位点应该

注意以下几点：1）要选择刀具上能后直接测量的点位。2）选择的刀位点

要能够直接地和精度要求下的尺寸发生联系。3）选择出的刀位点能够直

接在数控程序的运动指令上得到体现，并且要以图形为标准对刀具进行可

行性地调整。

2.4 合理地选择加工切削用量。选择切削用量的合理对提高数控车削

加工的效率有很大的作用，其在执行时必须要依据数控机床的使用说明，

才通常的情况下，其选用的原则如下：

1）粗车时，首先要与数控机床的刚度相符合，背吃刀量要尽量选择

更大的，之后在进行进给量的选择，于此同时也要考虑零件加工的质量问

题和提高加工效率的问题。2）对于精度车床，首要考虑的是模具零件数

控加工的质量，之后再对其加工效率进行考虑，这时就要尽可能的去选择

小的切削量，而且选择的背吃刀量与进给量都要与之相适应。

2.5 确定模具零件数控车削加工的顺序。对模具零件加工顺序的确定

是保证零件加工质量的关键所在。在通常的情况下，模具零件数控车削加

工要遵循先粗后精的原则来确定加工的顺序，这样就可以是刀具的移动距

离缩短，减少了加工所需的时间，另外还要按照先近后远的顺序进行加

工，这样可以使胚件和半成品的刚度得到很好的保持。此外，还要遵循先

进行内表面和外表面的粗加工，之后再进行精度加工，并且要把误差降低

到最小。

3 结束语

通过对数控车削加工的了解和分析，数控车削加工对模具零件的加工

起着十分重要的作用，所以要充分地发挥数控机床的高效率、高度自动化

和高精度的优点，加工出质量高的产品。

参考文献：

[1]张新敏、刘春哲、李雅峰，基于单片机的标记打印机字符输出及显示

[A].先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集

[C].2004.

[2]许爱芬、杨胜奎、王鹏、黄勇、钱继锋，C功能刀具半径补偿的优化算

法[A].先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集

[C].2006.

[3]刘国强、杨松林、田孟光、陈利明，凸轮數控加工的几种编程方法

[A].第五届全国凸轮机构学术会议暨中日凸轮学术交流会议论文集[C].2003.

[4]赵迎祥、鲁开讲、李天恩，三爪离合器螺旋面在数控加工中的数学处

理[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2001（01）.

[5]卢婷婷，基于DXF文件的水切割机床轨迹优化及仿真加工的研究与实现

[D].南京航空航天大学，2010.

作者：薛志恒

凸轮零件数控加工论文 篇2：

数铣加工平面凸轮件的工艺分析

【摘 要】平面凸轮零件的加工体现在对刀具的选择、基准的选择、定位方式、夹紧方式、等。本文着重说明了数控加工工艺设计的主要内容、加工方案设计原则、工序顺序、工步顺序、走刀路线、工件的安装、刀具的材料及要求、切削用量的选择等。

【关键词】数铣；工艺；加工

1.数控铣削加工的特点

1.1加工通用性强

数控铁床的最大特点是高柔性，即灵活、通用、万能，可以加工不同形状的工件。在数控铣床上能完成钻孔、镗孔、校孔、铣平面、铣斜面、铣槽、铣曲面、攻螺纹等加工。在一般情况下，可以一次装夹就完成所需要的加工工序。

1.2加工精度高

高精度的数控系统能达到0.1um，一般情况下都能保证工件精度。另外，数控加工能避免操作人员的操作失误，同一批零件的尺寸同一性好，在很大程度上提高了产品的加工质量。

1.3加工效率高

数控铣床的加工一般不使用专门夹具。在更换工件时，只需要调用加工程序即可，从而大大缩短了生产周期，降低了生产成本。

2.数控铣削加工方案的确定

2.1加工方案设计原则

零件上的加工表面，一般先进行粗加工再进行半精加工最后进行精加工，加工数铣零件应确定从毛坯件到最终成形件的加工方案。

2.2选择合理的加工方法

机械零件的结构形状有的复杂、有的简单，但它们都是由平面、曲面，内外圆柱面等基本表面组成。加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度。由于获得同一精度级及表面粗糙度的加工方法不只一种，因而在实际加工生产时，应结合零件的结构形状、尺寸大小、毛坯材料等综合因素来考虑。

2.3设计加工工艺路线

2.3.1数铣加工零件的工序顺序

在数控铣床上加工零件，尽可能在一次装夹中完成全部工序。根据数控机床加工的特点，为了保持数控铣床的加工精度，降低生产成本，一般在实际操作中把零件的粗加工放在普通机床上进行，然后再进行数铣加工。零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序，这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。

各工序的先后顺序通常考虑如下原则：

（1）基面先行原则。用作精基准的表面应优先加工。

（2）先粗后精原则。粗加工→半精加工→精加工→光整加工，逐步提高表面的加工精度和表面粗糙度。

（3）先主后次原则。优先加工零件的主要工作表面、装配基面，从而能尽早发现毛坯材料中可能出现的缺陷。

（4）先面后孔原则。一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，这样用加工过的平面定位，稳定可靠；另外在加工过的平面上加工孔，并能提高孔的加工精度。

2.3.2划分加工工序

一般加工零件外形时，以内形定位，加工内形时以外形定位。通常数控铣削加工零件的加工顺序是：

①加工精基准。

②粗加工主要表面。

③加工次要表面。

④安排热处理工序。

⑤精加工主要表面。

⑥检查。

2.3.3数控铣削加工工序的工步顺序

由于数控机床加工工序集中的特点，在数控铣床上的一个加工工序，一般为几个工步，使用几把刀具。因此在一个加工工序中是否合理安排工步顺序，直接影响到零件的加工精度、效率等。确定工步顺序，通常考虑如下因素：

①以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的内容，最好连续进行，以此减少刀具更换次数，节省辅助时间，并提高加工精度。

②在一次装夹的工序中进行的多个工步，应先进行对工件刚性破坏较小的工步。

③工步顺序安排遵循由粗到精的原则。先进行重切削、粗加工，然后进行发热小、加工要求不高的加工内容，如钻小孔、攻螺纹等，最后进行精加工。

④提高生产效率，减少空行程，合理走刀路线。

2.3.4设计走刀路线

在数控加工中，刀具刀位点在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹称为走刀路线。在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将拟定出的走刀路线画上去，这样比较清晰直观。编程时，加工路线的确定遵循以下几点：

（1）在高效率的前提下保证被加工零件的加工精度和表面粗糙度。

（2）减少空走刀时间，使加工路线最短，提高生产率。

（3）保证零件的工艺要求。

（4）考虑零件的加工余量和机床刀具的系统刚度等，确定是一次走刀还是多次走刀。

2.4夹具选择

（1）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他标准化通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。

（2）在成批生产时，考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。

（4）夹具定位、夹紧精度要高。

（5）夹具要敞开，其定位，夹紧元件不能干涉加工中的走刀路线。

（6）夹紧应力要靠近切削部位，不要在被加工孔径上方，避免零件变形。

2.5刀具选择

目前使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石。

（1）根据数控加工对刀具的要求，选择刀具材料的一般原則是尽可能选用硬质合金刀具。

（2）陶瓷刀具不仅用于加工各种铸铁和不同钢材料，也适用于加工有色金属和非金属材料。使用陶瓷刀片，无论什么情况都要用负前角。为了不易崩刃，必要时可将刃口倒钝。

（3）金刚石和立方氮化硼都属于超硬刀具材料，它们可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度小。

（4）从刀具的结构应用方面，数控加工应尽可能采用镶块式机夹可转位刀片，以减少刀具磨损后的更换时间。

（5）选用涂层刀具，提高耐磨性和寿命。

2.6确定切削用量

在铣削过程中，如果能在一定的时间内切除较多的金属，就会大幅提高生产效率。如果提高背吃刀量、铣削速度和进给量是能增加金属的切除量，但是，切屑三要素会影响到刀具的使用寿命。所以，为了保证铣刀较长的使用寿命，优先采用较大的吃刀量，其次是选择较大的进给量，最后才是铣削速度。

3.数铣加工实例

3.1分析零件图

图1 凸轮零件

该零件为平面凸轮零件，外型是一个厚度为19mm，直径为280mm的圆盘。中间有一个凹槽宽度为41mm。靠左方向有一个直径为65mm的凸轮。中间还有一个圆孔直径为35mm，结构比较简单。

3.2数铣加工工艺内容

3.2.1数铣机床

凸轮的外形尺寸、重量要在机床的允许范围内；机床的精度要满足凸轮的设计要求；凸轮的最大圆弧半径要在数控系统允许的范围内。因此，该凸轮的加工采用两轴以上联动的数控铣床。

3.2.2夹具的选择

定位基准采用“一面两孔”，即用圆盘X面和两个基准孔作为定位基准。根据工件特点，用一块310mm×310mm×45mm的垫块，在垫块上分别精镗Ф35mm及Ф12mm两个定位孔，孔距80±0.015mm，垫板平面度为0.05mm，该零件在加工前，固定好夹具的平面，使之与工作台面平行，并用百分表检查。

3.2.3刀具的选择

根据该凸轮的结构特点，铣削凸轮槽内轮廓和外轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，因此选用Ф18mm硬质合金立铣刀。

3.2.4零件的加工精度、内容与方法

整个零件的加工顺序按照基面先行、先粗后精的原则进行。先加工用作定位基准的Ф35mm及Ф12mm两个定位孔，再加工凸轮槽内外轮廓面。平面内的进给走刀，对外轮廓是从切线方向切入；对内轮廓是从过渡圆弧切入。

进刀点选在点P（150，0），刀具来回铣削，逐渐加深铣削深度，当达到既定深度后，刀具在xy平面内运动，铣削凸轮轮廓。

为了保证凸轮轮廓表面有较高的表面质量，切削方式采用顺铣，即从点P开始，对内轮廓面按逆时针方向进行铣削加工。对外轮廓面按顺时针方向进行铣削加工。

3.3加工工艺路线

4.结束语

数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量的前提条件。本文从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，分析了平面凸轮件的工艺。■

【参考文献】

[1]吴建华，谢东伟.数控铣床在凸轮加工中的运用[J].机电新产品导报，2005（7）：102.

[2]盛玉华，华淑云，陸凤云.槽型凸轮的数控加工工艺分析[J].组合机床与加工自动化，2003（5）：78.

[3]王爱玲，李清.数控机床加工工艺[M].北京：机械工业出版社，2006.

作者：许小娟

凸轮零件数控加工论文 篇3：

柱面凸轮的三维设计及数控加工

本文介绍柱面凸轮在数控加工中，使用Pro/ENGINEER、CAXA制造工程师以及VERICUT软件进行三维造型、NC程序生成和仿真校验的过程。在实际加工之前，检查出多轴加工中的干涉及碰撞问题，并进行调整和修改，提高了多轴数控加工中NC程序的准确性和可靠性。

一、引言

柱面凸轮的加工一般需要在4轴数控加工中心机床上进行，可保证数控加工的高效率和高质量。手工编程已不能满足多轴加工编程的要求，须借助CAD/CAM软件进行三维造型和自动编程。本文介绍柱面凸轮加工过程中的三维造型、NC编程和仿真校验过程，可提高多轴NC程序的准确性和可靠性。

二、使用Pro/ENGINEER软件进行三维造型

根据柱面凸轮零件图可知：需在圆柱面上加工1个0°～360°范围内的空间曲线槽，槽的宽度和深度均为16mm，凸轮行程为40mm，其他尺寸和参数如图1所示。

在Pro/ENGINEER软件中进行三维造型时，使用关系、图形基准特征和可变剖面扫描的方法进行柱面凸轮的三维造型设计。

1.创建柱面凸轮的基础实体

使用拉伸或旋转命令创建柱面凸轮的基础实体，并创建键槽和倒角特征。创建柱面凸轮的基础实体时，应确保Pro/ENGINEER实体模块中坐标系的Z轴与该基础实体的轴线方向一致，如图2所示。

2.创建公式曲线

选择“插入”菜单→“基准模型”→“图形”命令，输入名称“gr1”，绘制二维曲线，该曲线为柱面凸轮的行程，如图3所示。该图左下角为草绘界面中创建的坐标系。

3.创建基准平面和草绘曲线

创建基准平面DTM1，并在该基准平面上创建草绘曲线，该曲线为Φ98mm的圆，如图2所示。

4.创建柱面凸轮的槽特征

使用“可变剖面扫描”命令创建柱面凸轮的槽特征，选取上个步骤中创建的草绘曲线为轨迹，点击“草绘”按钮，绘制二维剖面，如图4所示。选择“工具”→“关系”命令，输入关系式sd3=evalgraph““gr1”，trajpar*360”。关系式中，sd3是受控制的尺寸变量，为图4中所标注尺寸30。再使用“倒角”命令在柱面凸轮的槽特征上进行倒角，如图5所示。

5.创建柱面凸轮加工曲线

复制图5中的槽特征轮廓曲线，并平移8mm。

6.保存

柱面凸轮三维实体造型另存为*.igs格式。在“导出IGES格式”对话框中选取曲面、基准曲线和点选项，其余使用默认值进行保存。

三、使用CAXA制造工程师软件进行自动编程

在CAXA制造工程师软件中进行自动编程时，使用4轴柱面曲线加工方法进行自动编程。

1.打开柱面凸轮文件并进行编辑

打开*.igs格式的柱面凸轮后，只保留槽特征的加工曲线，删除其他曲线。旋转和平移该三维实体，调整为如图6所示的方位。

2.选取加工策略和设置加工参数

选择“加工”菜单→“多轴加工”→“4轴柱面曲线加工”命令，系统弹出“四轴柱面曲线加工（编辑）”对话框，设置加工参数，如图7所示。

3.对刀具路径进行仿真

轨迹做好后，使用CAXA制造工程师的实体仿真功能进行仿真检查，结果如图8所示。目的是为了验证刀具轨迹数据的正确性和可行性。

4.对刀具路径进行后置处理

（1）右击特征树中“刀具轨迹”，选取“后置处理”命令，系统弹出“生成后置代码”对话框，选择机床文件“Huazhong_4x_A”，生成数控加工程序。

（2）编辑该NC程序。根据实际使用的机床型号，修改刀具号和刀补地址符等参数，保存为О0001.txt。

（3）使用相同方法生成柱面凸轮的槽特征处的倒角程序，保存为О0002.txt。

数控加工仿真可分为两种。第一种：由CAM软件中自带数控仿真模块进行的刀位轨迹数据的仿真。这种仿真不考虑实际加工时刀具切削参数、机床结构、装夹情况的影响，目的只是为了验证刀具轨迹数据的正确性和可行性。第二种：经过后置处理生成数控机床可用的NC代码程序的仿真。这种仿真是检验用于实际机床加工程序的正确性和准确性，通过构建与实际加工环境相似的机床模型，读入经后置处理后生成的NC代码程序进行仿真，能够全方位展现实际加工过程、实现过切、碰撞、干涉检测的一种仿真形式。

对于4轴、5轴以及车削中心等复杂机床，机床结构、工件装夹位置等数据需要在后置处理中进行设定，直接影响后处理生成的NC程序。最终控制机床运动的是NC程序，所以基于NC程序的仿真比基于刀位数据的仿真更具实际意义。

四、使用VERICUT软件进行数控加工仿真

VERICUT软件是由美国CGTECH公司开发的专用数控加工仿真软件，能够真实地模拟在加工过程中刀具的切削、加工零件、夹具、工作台及机床各轴的运动情况。该软件采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。所以，柱面凸轮采用该软件对CAXA制造工程师软件生成的NC程序进行仿真。

1.调用机床控制文件并设置机床拓扑结构

控制文件为：huazhong_hnc.ctl ，机床文件为：basic_3axes_vmill.mch。该机床模型是一个3轴机床，需在X轴拓扑结构下添加旋转轴A，并为A轴添加模型文件，如图9所示。

2.建立夹具及毛坯

使用Pro/ENGINEER软件建立夹具（三爪卡盘和顶尖）及柱面凸轮毛坯模型，另存为.stl格式。在VERICUT软件中导入夹具及毛坯模型。

3.建立刀具及G代码偏置

（1）在VERICUT软件中建立刀具模型。

（2）G代码偏置中选用“工作偏置”→寄存器选用NC程序使用的“54”。

4.导入NC程序

在该软件特征树中双击“数控程序”，系统打开“数控程序…”对话框，依次选取前面保存的数控加工程序О0001.txt和О0002.txt，导入到该软件中。

5.数控加工仿真

单击重置模型按钮 ，再单击仿真到末端按钮 ，该软件开始进行数控加工仿真，结果如图9所示。

五、利用数控机床进行柱面凸轮的加工

将NC程序导入数控机床进行加工。采用铝合金YL12为毛坯材料，利用VDF—850D立式加工中心（带第四轴数控分度头和尾座顶尖），华中HNC—210B型支持4轴联动数控系统进行零件的数控加工，柱面凸轮零件加工实物如图10所示。

六、总结

采用Pro/ENGINEER、CAXA制造工程师和VERICUT软件进行柱面凸轮的三维造型、4轴加工自动编程与仿真校验过程，是基于计算机数字建模技术和现代虚拟制造技术。该过程建立了仿照实际加工环境下的刀具干涉与碰撞情况。仿真校验时需建立零件毛坯、夹具和刀具的三维数字化模型，并设置少量的加工工艺参数即可完整演示数控加工过程。该方法与传统加工中采用试切法校验NC程序相比，更具可靠性和准确性。在零件加工之前，调整和修改刀具的干涉及机床的碰撞，可极大地提高多轴NC程序的校验效率，缩短了复杂零件的制造周期。

作者：杨延波