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凸轮零件数控加工论文 篇1：
浅析发动机箱体零件的同轴孔加工
【摘 要】随着科技的不断发展，发动机的类型不断增加，得到了更广泛的应用。汽车发动机的机体主要由气缸体、气缸盖、气缸垫以及曲轴箱组成，其中箱体零件的加工对发动机的安全运行非常重要，尤其是同轴孔加工，需要我们给予高度重视，不断加强相关研究，进一步完善箱体零件同轴孔加工工艺。文章中，首先对箱体结构、功用及箱体零件的加工原则等内容进行了阐述，然后进一步探讨了发动机箱体零件的同轴孔加工工艺，以供参考。
【关键词】发动机 箱体零件 同轴孔 加工工艺
引言
在箱体零件加工过程中，曲轴孔、凸轮轴孔及支架凸轮轴孔等零件的加工非常关键。随着技术的不断更新，箱体零件同轴孔的加工方法越来越多，在选择同轴孔加工方法时，一定要选择满足加工技术要求的先进加工工艺。同轴孔加工离不开刀具的使用，为了确保同轴孔加工精细度，一定要确保刀具的实用性及先进性。下面我们首先来了解一下有关箱体及箱体零件的内容，然后再来重点探讨发动机箱体零件同轴孔加工方法及加工工具。
1 发动机箱体及零件
1.1 发动机及箱体的定义
发动机来源于英国，也被称之为引擎，主要分为电动机、内燃机及外燃机三种类型，是完成机械能转化的一种装置，运用最多的是将化学能转化成机械能。发动机对于汽车来说非常重要，它是汽车运行的动力装置，运用的是将热能转化为机械能。在汽车发动机的结构中，汽缸体下面用来安装曲轴的结构便叫做曲轴箱，主要分为上曲轴箱和下曲轴箱。曲轴箱体起到了骨架的作用，箱体内外安装了发动机的重要零件，对发动机的安装及运行有着重要意义。
1.2 箱体的功用及箱体零件的加工
发动机作为汽车的主要组成部分，约占汽车质量的15%，而箱体零件作为发动机的基础部分，对汽车的安全运行有着重要作用。通常箱体类零件包括机床主轴箱、进给箱及变速箱体等，其结构相对复杂，加工质量要求又高，导致加工难度相对较大。在箱体零件加工过程中，平面的加工相对简单一些，大多箱体平面度控制在0.1mm-0.03mm之间。而孔的加工难度大、精细度要求高，一旦加工不符合相关要求，就会导致装配困难、减少齿轮寿命等问题。为此，我们不仅要保证支撑孔的尺寸符合要求，还要掌握好孔与孔之间、孔与平面之间的位置，一般要求支撑孔之间的孔距公差控制在0.12mm-0.05mm之间。
在发动机箱体零件加工过程中，即使加工相同类型的表面，其加工方法也有所不同。发动机的箱体表面加工要求不一样，其加工方法的选择主要取决于精度和粗糙度的要求，主要部分的加工方法及加工技术要求如表所示。一般情况下，对于箱体表面的加工多采用粗铣—精铣的步骤，对于孔的加工要根据技术要求进行，例如对于主轴孔进行加工时，可以采用粗镗—半精镗—精镗的加工方法。
2 探讨发动机箱体零件的同轴孔加工工艺
在进行箱体零件的同轴孔加工时，要先了解其技术要求，包括尺寸、形状、位置等方面。在箱体零件同轴孔加工过程中，一旦不能正确的选择加工方法、加工刀具等，就会容易出现同轴度存在误差、平行度误差、孔面较粗糙等问题。为此，需要我们清楚地了解箱体零件同轴孔的加工工艺技术特点后，再根据相关内容进行加工工艺安排。对于同轴孔加工的技术要求主要包括严格控制同轴度公差、降低表面粗糙度数值、控制位置度公差、减小垂直度公差、圆度公差允许值小等，下面我们来具体探讨一下同轴孔加工方法及工具。
2.1 箱体零件的同轴孔加工方法
在进行发动机箱体零件同轴孔加工的时候，我们发现同轴孔孔径排列不同，主要分为等径式和递减式，而轴承孔主要分为同轴孔系和平行孔系，我们要根据不同的加工要求和加工条件，选择合理的加工方法。如上图所示，同轴孔加工主要是对#5或#4轴承孔进行加工，而根据孔之间技术要求的差异，在进行加工工艺、加工设备、刀具等方面的选择时要符合相关要求。
在进行箱体零件同轴孔系和平行孔系加工时，多采用一面二销的定位方式，设备的选择依据产品的生产量、产品结构等因素。一般在进行大批量生产时选择CNC加工中心或者专机加工线，而进行小规模零件生产时则多利用镗床，选择镗模法、坐标法等，下面我们分别来了解一下CNC加工中心和专机加工线。
（1）CNC加工中心。在采用CNC加工中心时，我们可以充分地运用原有的设备，对夹具按照要求重新设计，这样以来就可以降低生产成本，提高新产品的经济效益。目前，CNC加工中心分为两种加工方式，下面我们分别来了解一下。
首先，利用CNC加工中心对同轴孔加工时，将工件定位在夹具中，采用两把刀具进行，确保同轴孔加工达到一定的要求。在选用镗把进行加工时，如果转速过低，就会影响产品生产效率，不适用于大规模生产中。在转速较高的情况下，一般长镗把没有牢固的支撑体系，镗把会受到一定的影响，从而影响孔径的精度，甚至会造成镗把脱离主轴的现象。为了解决相关问题，我们在进行等径同轴孔加工时，可以利用两把长短结合的镗把来进行加工，加工顺序要先利用短镗对#1、#2进行加工，加工完成后令其作支撑导向，然后再用长镗对#3、#4、#5进行加工，确保同轴度。其次，采用调头加工，通过将夹具旋转180度来进行同轴孔加工。采用这种加工方式时，同轴度的控制有一定难度，一旦编码器渗入液体容易导致误差的产生，从而使得孔与孔之间不在同一平行线上。为此，这种加工方式多适用于粗加工，而不能用于精加工。
（2）刚性专机加工线。刚性专机线加工也分为两种方式，一种是采用一根长镗把来进行加工，需要将工件孔外的托架对其头部辅助固定，利用该方式进行加工时要根据相应的顺序进行操作，为了确保加工质量，还要对托架和镗把进行定期检查、定期更新。另一种则是依靠机床转盘进行加工，该方式与CNC加工中心的调头加工类似，多适用于孔径的粗加工，需要将夹具旋转180度，进行双向加工，先用短镗加工三孔，然后再加工两孔。
2.2 箱体零件的同轴孔加工工具
箱体零件的同轴孔加工离不开刀具的使用，在选择刀具时，要根据其加工设备及加工方式等因素进行。同轴孔加工刀具主要是采用镗把，进行镗把选择时，要符合精度高、刚性好、安全性高、平衡性好等要求。目前，多采用长镗把和短镗把结合在一起进行同轴孔加工，一般选择想有支撑导条的镗把，有助于延长刀具寿命，提高加工精度。另外，刀片的变化也是刀具的一大特点，刀片多利用涂层处理，有助于加强其耐磨性、散热性，延长刀具寿命，而且对于刀片夹持的改进，有助于提高夹紧力，加快切削速度。
结语
综上所述，随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越普及，对发动机的要求也越来越高。箱体作为发动机的重要组成部分，箱体零件同轴孔加工对发动机的运行尤为重要，一旦同轴孔加工过程中，同轴度不符合技术要求，不仅会影响到轴的装配工作，还会直接影响发动机的性能及使用寿命。为此，我们要不断加强箱体零件同轴孔加工工艺的研究，通过选择合理的加工方法，采用可靠性高的刀具，才能有效地确保箱体零件同轴孔加工质量。
参考文献
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作者：李菊生 吴明永
凸轮零件数控加工论文 篇2：
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：
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[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