凸轮的造型与加工

实例二　凸轮的造型与加工

图10－37为凸轮的实体图，已知凸轮的二维图如图10－38所示，请完成凸轮的三维造型与粗、精加工的加工设置，并生成加工G代码和工艺清单。

图10－37　凸轮造型

图10－38　凸轮二维图

一、凸轮的实体造型

造型思路:根据图10－37给出的凸轮实体图形以及图10－38的二维图，能够看出凸轮的外轮廓的边界线是一条凸轮曲线，我们可通过“公式曲线”功能绘制，中间是一个键槽。此造型整体是一个柱状体，所以我们通过拉伸便可以造型。然后利用圆角过渡功能过渡相关边即可。

操作步骤如下:

1．绘制草图

(1)选择菜单“文件”—“新建”命令或者单击“标准工具栏”上的图标，新建一个文件。

(2)按F5键，在XOY平面内绘图。选择菜单【造型】—【曲线生成】—【公式曲线】命令或者单击“曲线生成栏”中的图标，弹出如图10－39所示的公式曲线对话框，选中“极坐标系”选项，设置参数如图。

图10－39　公式曲线对话框

图10－40　定位曲线到原点

(3)点击“确定”按钮，此时公式曲线图形跟随鼠标，定位曲线中心到原点，如图10－40所示。

(4)点击“曲线生成栏”中的直线工具，在导航栏上选择“两点线”、“连续”、“非正交”，如图10－41所示，将公式曲线的两个端点连接起来。

图10－41　绘制两点线

(5)选择“曲线生成栏”中的“整圆”工具，然后在原点处点击鼠标左键，按“Enter”键，弹出输入半径文本框，设置半径为“30”，然后按“Enter”键，画圆如图10－42所示。

图10－42　绘制整圆

图10－43　绘制正交长度线

(6)点击“曲线生成栏”中的直线工具，在导航栏上选择“两点线”、“连续”、“正交”、“长度方式”并输入长度为12，按回车键，参数设置如图10－43所示。

(7)选择原点，并在其右侧点击鼠标，长度为12的直线显示在工作环境中，如图10－43所示。

(8)选择“几何变换栏”中的“平移”工具，设置平移参数如图10－44所示。选中上述直线，点击鼠标右键，选中的直线移动到指定的位置。

图10－44　平移直线

(9)选择“曲线生成栏”中的直线工具，在导航栏上选择“两点线”、“连续”、“正交”、“点方式”，参数如图10－44所示。

(10)选择被移动的直线上一端点，在圆的下方单击鼠标右键，画垂直线，如图10－45所示。

图10－45　绘制垂直线

注意:直线要与圆相交。

(11)同上步操作，在水平直线的另一端点画垂直线，如图10－45所示。

(12)选择“曲线裁剪”工具，设置参数，修剪草图，如图10－46所示。

(13)选择“全部”工具，绘制的图形如图10－47所示。

图10－46　曲线裁剪

图10－47　全部显示图形

(14)选择“曲线过渡”工具，参数设置如图10－48所示;选择鼠标处的两条曲线，过渡，如图10－48所示。然后将圆弧过渡的半径值修改为15，如图10－49所示，选择鼠标处的两条曲线，过渡，如图10－49所示。

图10－48　曲线过渡一

图10－49　曲线过渡二

(15)选择特征树中的“平面X Y”，点击“绘制草图”工具图标，进入草图绘制状态，单击“曲线投影”工具图标，选择绘制的图形，把图形投影到草图上。

(16)点击“检查草图环是否闭合”工具图标，检查草图是否闭合，如不闭合继续修改;如果闭合，将弹出如图10－50所示的草图检查对话框。

图10－50　草图检查

(17)点击图标，退出草图绘制。

2．实体造型

(1)拉伸增料选择“拉伸增料工具”，在弹出的对话框中设置参数，如图10－51所示，然后点击“确定”按钮。

图10－51　拉伸增料

(2)过渡点击“特征生成栏”中的过渡图标，设置参数，如图10－52所示;选择造型上下两面上的16条边，如图10－52所示，然后点击“确定”按钮。

图10－52　过渡倒圆角

二、凸轮加工

加工思路:因为凸轮的整体形状就是一个轮廓，所以粗加工和精加工都采用平面轮廓方式(平面轮廓粗加工、平面轮廓精加工)。注意在加工之前应该将凸轮的公式曲线生成的样条轮廓转为圆弧，这样加工生成的代码可以走圆弧插补，从而使生成的代码最短，加工的效果最好。

操作步骤如下:

1．加工前的准备工作

(1)设定加工刀具

①选择特征树栏，双击，弹出刀具库管理对话框。刀具库管理对话框如图10－53所示。

图10－53　刀具库管理对话框

②增加铣刀。单击“增加刀具”按钮，在对话框中输入铣刀名称。刀具定义如图10－54所示。

图10－54　刀具定义

铣刀一般都是以铣刀的直径和刀角半径来表示，刀具名称应尽量和工厂中用刀的习惯一致。刀具名称的一般表示形式为“D10，r3”，D代表刀具直径，r代表刀角半径。

③设定增加的铣刀的参数。在刀具库管理对话框中键入正确的数值，刀具定义即可完成。其中的刀刃长度和刃杆长度与仿真有关而与实际加工无关，在实际加工中要正确选择吃刀量和吃刀深度，以免刀具损坏。

(2)后置设置用户可以增加当前使用的机床，给出机床名，定义适合自己机床的后置格式。系统默认的格式为FANUC系统的格式。

①选择“加工”—“后置处理”—“后置设置”命令，弹出后置设置对话框。

②增加机床设置。选择当前机床类型，机床设置如图10－55所示。

③后置处理设置。选择“后置处理设置”标签，根据当前的机床设置各参数，如图10－56为后置处理设置。

图10－55　机床设置

图10－56　后置处理设置

(3)设定加工范围此例的加工范围直接拾取凸轮造型上的轮廓线即可，如图10－57所示。

图10－57　选取加工范围

2．平面轮廓粗加工

(1)在菜单上选择“加工”—“精加工”—“平面轮廓精加工”命令，弹出“平面轮廓精加工”参数表。选择“加工参数”页面，设置参数如图10－58所示。

图10－58　设置加工参数

(2)选择“切削用量”页面，设置参数如图10－59所示。

图10－59　设置切削用量

(3)接近返回和下刀方式设置为默认方式。

(4)选择“铣刀参数”页面，选择在刀具库中定义好的D16平刀，单击“确定”按钮，如图10－60所示。

图10－60　刀具选择

(5)状态栏提示“拾取轮廓和加工方向”，用鼠标拾取造型的外轮廓，如图10－61所示。

(6)状态栏提示“确定链搜索方向”，选择箭头，如图10－62所示。

图10－61　加工轮廓选择

图10－62　加工方向选择

(7)单击鼠标右键，状态栏提示“拾取箭头方向”，选择图中向外箭头。

(8)单击鼠标右键，在工作环境中即生成加工轨迹，如图10－63所示。

图10－63　粗加工轨迹

3．平面轮廓精加工

(1)首先把粗加工的刀具轨迹隐藏掉。

(2)在菜单上选择“加工”—“精加工”—“平面轮廓精加工”命令，弹出“平面轮廓精加工”参数表，选择“加工参数”页面，将刀次修改为“1”、加工余量设置为“0”，如图10－64所示。然后点击“确定”。

图10－64　精加工参数设置

(3)其他参数同粗加工的设置一样，显示粗加工的刀具轨迹，选择放大工具，查看粗、精加工轨迹，如图10－65所示。

图10－65　粗、精加工轨迹

三、轨迹仿真

(1)选择特征树栏，显示所有已生成的粗/精加工轨迹。

(2)单击，击右键，选择“轨迹仿真”命令，在弹出界面中选中选项，仿真加工对话框如图10－66所示。

图10－66　仿真加工对话框

四、生成G代码

(1)在菜单上选择“加工”—“后置处理”—“生成G代码”命令，弹出如图10－67所示的对话框。选择保存代码的路径并设置代码文件的名称。点击“保存”按钮。

图10－67　设置文件的路径与名称

(2)状态栏提示“拾取刀具轨迹”，选择以上生成的粗加工和精加工轨迹，单击鼠标右键，弹出记事本文件，内容为生成的G代码，如图10－68所示。

图10－68　生成的G代码

五、生成加工工艺清单

(1)选择“加工”—“工艺清单”，弹出工艺清单对话框，输入文件名，单击“拾取轨迹”。

(2)屏幕左下角提示拾取加工轨迹，用鼠标选取或用窗口选取，选中全部刀具轨迹，点右键确认，立即生成加工工艺单。生成工艺清单对话框及结果如图10－69所示。

至此，凸轮的造型、生成加工轨迹、加工轨迹仿真、生成G代码、生成加工工艺清单的工作已经全部做完。

图10－69　生成工艺清单