数控铣削平面槽凸轮的工艺分析

1．审图

图2-1所示为平面槽凸轮，主要分析凸轮轮廓形状、尺寸和技术要求、定位基准及毛坯状况等。此平面槽凸轮的轮廓由四段圆弧和两段直线组成。需使用两轴联动的数控铣床。材料为铸铁，切削加工性好，稳定不变形。凸轮槽侧面与 、 两个内孔表面质量要求较高，凸轮槽内、外轮廓面和 孔与底面有垂直度要求。

图2-1 平面槽凸轮

2．加工方案根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓侧面与 、 两个内孔表面质量要求较高，凸轮槽内、外轮廓面和 孔与底面有垂直度要求。因此，应分别用粗、精加工两个阶段完成。凸轮槽内、外轮廓由粗铣、精铣完成； 、 两个孔采取钻、扩、铰的方法加工。

3.选择数控加工内容

根据数控加工的特点，选择普通机床无法加工或加工难度大、质量难以保证的内容作为数控加工的优先内容。因此凸轮槽内、外轮廓应选作数控铣削加工的内容，其余则由普通机床来完成。

4.装夹方案的选择

对于一般小型凸轮，可利用凸轮上的装配孔用心轴定位、压紧即可；对于大型凸轮，一般可用等高垫块垫在工作台上，然后用压板螺栓在凸轮的孔上压紧；若为外轮廓平面盘状凸轮，垫块要垫在凸轮轮廓形面以内，避免在加工时与铣刀发生干涉。根据本平面槽凸轮的结构特点，最适宜采用“一面两孔”定位，故需设计一“一面两销”专用夹具。加工前先固定垫块，使两定位销孔的中心连线与机床的X轴平行，垫块的平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查。

图2-2 过渡圆方式切入切出

注：图中序号为加工顺序。

5.进给路线的确定

进给路线包括平面内进给和深度进给两部分。(www.xing528.com)

（1）平面内进给 外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮廓从过渡圆弧切入（图2-2）。

（2）深度进给 有两种方法：

1）在OXY（或OYZ）平面内来回铣削，逐步进给到需要的深度。

2）先钻一工艺孔（落刀孔），然后从工艺孔进给到所需深度。进刀点应选在圆弧与直线的交点上，两种进给方法均可以。铣削方式采用顺铣，因为顺铣方式具有功率消耗小、刀具磨损小、工作平稳、振动小、表面粗糙度值低等优点，即从进刀点开始，铣外凸轮廓时，顺时针方向进给；铣内凹轮廓时，逆时针方向进给。

6.刀具及切削用量的选择

该工件材料为铸铁，为典型的脆性材料，切削生成崩碎切屑，被切金属层频繁地无规则断裂，使切削过程不太平稳，对切削刃有很大的冲击，因此就要求刀具材料具有较高的强度和冲击韧性。粗铣选用高速钢立铣刀，精铣选用YG类硬质合金立铣刀。

YG类硬质合金与YT类相比，具有较高的抗弯强度和冲击韧性。另外，YG类比YT类有较好的导热性能，有利于切削热从“刃区”传散，降低刃区温度。因此，YG类硬质合金是目前加工铸铁最合适的刀具材料。YG8适合于余量不均匀的粗铣加工，YG6、YG3适合于均匀余量的粗、精铣削。

硬质合金刀具切铸铁时宜采用比切削钢时较低的切削速度。切削用量的选用规律是：工件材料的硬度越高经济切削速度越低；粗加工时背吃刀量和进给量大，切削速度低；精加工时被吃刀量和进给量小，切削速度高。

本例粗铣选用φ6mm高速钢细齿立铣刀（为什么选φ6mm不选φ8mm的刀一次将内外轮廓表面同时加工出？原因是：凸轮槽的槽宽尺寸是8F8mm，若用φ8mm的铣刀，则不能保证槽宽精度，用φ6mm的铣刀可通过程序采用“两边靠”的方法保证槽宽精度），精铣选用φ6mm硬质合金细齿立铣刀。主轴转速和进给速度是：主轴转速粗铣取1100r/min，精铣取1495r/min进给速度粗铣取40mm/min，精铣取20mm/min，刀具及切削用量见表2-1。

槽深14mm分三次完成，第一次背吃刀量8mm，第二次5mm，剩余的1mm在精铣轮廓时一起完成。凸轮槽两侧面精铣余量留0.3～0.5mm即可。

表2-1 刀具及切削用量