凸輪（lún）活塞式汽車（chē）發動（dòng）機（jī）是一種具有良好發展前景的新型內燃機,通過活塞-凸輪（lún）機構,可以把活塞的往複移動轉（zhuǎn）化（huà）為凸（tū）輪的等（děng）速轉動。其中,等速圓柱凸輪是凸輪活塞式汽（qì）車發動機的核心零件。長期（qī）以（yǐ）來,等速（sù）圓柱（zhù）凸輪曲麵輪廓的製造采用劃線的方法,在毛坯上通（tōng）過樣板劃（huá）線,然後進行找正加（jiā）工。這種方法加工精度（dù）低,加工周期長,難以滿足實用要求。隨著數控技術的發展,尤其是自動編程技術的（de）應用,複雜曲麵的加工逐步得（dé）到解決。對（duì）於汽車發（fā）動機等速圓柱凸輪,筆者采用PowerMILL軟件（jiàn）進行自動編程加工（gōng）,取（qǔ）得（dé）了良好的（de）效果。

      PowerMILL軟（ruǎn）件是英國DELCAM公司（sī）開（kāi）發的一款獨立的3D加工軟（ruǎn）件,它可以由輸入（rù）的模型快（kuài）速產生無（wú）過切的刀具路徑,提供了從粗加工到精加工的全部選項（xiàng）,加（jiā）工策略（luè）豐富,專業性（xìng）強,自動化程度（dù）高,刀具軌跡計算速度快,對生成的加（jiā）工軌跡可以進行仿真校驗,確保自（zì）動編製程度準確無誤（wù）。特別適合等速圓柱（zhù）凸輪的曲麵輪廓加工。

      1     等速圓（yuán）柱凸輪曲線數學模型的建立

      圖1所示為等速圓柱凸輪曲線,圓柱凸輪的（de）主要（yào）技術參數要求推程和回程均為等速運動,為了減少剛性衝（chōng）擊和柔性衝擊,過渡曲（qǔ）線采用正弦（xián）運動曲線（xiàn）,以適應高速輕載場合。圓柱凸（tū）輪最大（dà）外圓半徑r為100mm,推杆升程為90mm。推（tuī）程先為正弦（xián）運動曲線,過渡區間為0~36;然後進入等速運動階段,等速區間為36~1764;接著再進（jìn）入正弦運動曲線,過（guò）渡區間為1764~180。回程曲線規（guī）律則對稱安排。

      按照（zhào）外徑將凸輪輪廓自與（yǔ）X軸（zhóu）正半軸交點位置逆時針展開,如圖2所示。如果為展開角,t為展開度（dù）,則:t=/180。

      2     數控加工的工藝（yì）安（ān）排

      汽車發動機等速圓柱凸輪材料選用40Cr,毛坯尺寸為201mm,外圓直徑為200mm,內孔直徑為（wéi）40mm,鍵（jiàn）槽均已完成加工,有關工藝安排為:1)3D模型的建立。用UG軟件構建汽車發動機等速圓柱（zhù）凸輪的3D模型（xíng）,如（rú）圖3所示。2)加工坐標係的確定。以毛坯下（xià）表麵圓心為坐標係原點建立工件（jiàn）坐標係。3)數控加工工序的（de）安（ān）排。加工工序一般可分為（wéi）:局部粗加工預清角粗加工粗（cū）清（qīng）角（jiǎo）半精加工小刀粗清（qīng）角精加工精清角。本例加工工序采用粗加工半精加工精加工。4)刀具的（de）選（xuǎn）擇。按照適用、經濟和安全的原則,對應（yīng）不同加工工序,各（gè）選（xuǎn）一把銑刀。粗加工選用直徑為25mm鍵槽（cáo）銑刀,半精加工選用直徑為30mm球頭銑刀,精加工選用直徑為18mm的球頭精銑（xǐ）刀。5)工件的定位與（yǔ）夾緊。由（yóu）於研製階段該件為單件小批生（shēng）產,故以外圓柱表麵和鍵槽側麵作為定（dìng）位基準麵,采用三（sān）爪卡盤自定心夾緊。繞Z軸旋轉自由（yóu）度,采用直接找正法測量鍵槽側麵。

       3  不同加工工序中加工策略選（xuǎn）擇及參數設置

      3.1粗加工工序（xù）

      粗加工主要任務是切（qiē）除加工表（biǎo）麵上的大部分餘量,使毛坯的形狀和尺寸盡量接近成品。加工精（jīng）度要求不（bú）高,切削用量、切削力較大。加（jiā）工策略使用（yòng）最佳等高、三維偏（piān）置（zhì）或平行加工方式。本例中粗加工采用最佳等（děng）高加工（gōng）方式,粗（cū）加工參數設置如圖4所示（shì）。

      3.2半精加工工序

      半精加工介於粗加工和精加（jiā）工之間,目（mù）的是為凸輪輪廓曲麵的精（jīng）加工做好必要的精度和餘量準備,便於（yú）精加工時（shí）采用較小的切削量和較高的切削速度。加工策略使（shǐ）用最佳等高、三維偏置或平行加工（gōng）方式。本例中半精加工采用最佳等高策略。選擇行距（jù）為1mm,公差為01mm,加工餘量為05mm。

      3.3精加工工序

      精（jīng）加工是實現等速圓柱凸輪加工最關鍵的一步。加工完（wán）畢後僅留01mm的油石打磨餘量。表麵要求沒有（yǒu）明顯刀痕,Ra32m以下。編程思路要求密化走刀軌跡,刀（dāo）軌要（yào）盡可能光（guāng）順,采用平行加工策（cè）略（luè）,選擇刀具直（zhí）徑為9mm;主軸切削轉（zhuǎn）速要求高,選（xuǎn）擇轉速（sù）為3000r/min;進給速度（dù）要求小,選擇其值為150mm/min;選擇行距為05mm,公差為01mm,精加工刀具路徑（jìng）界麵如圖（tú）5所示。

      4     刀具路徑檢驗

      該軟件具（jù）有可視化的加工仿真模擬功能,可以直觀查看（kàn）產生的刀具路（lù）徑在實際情況下如何進行（háng）加工（gōng）,檢查過切、碰撞和加工質（zhì）量等切削情況。仿真（zhēn）時係統將以可控的速度動態模擬完整的加工切削過（guò）程,便（biàn）於編程人員檢查加工過程的合理性與（yǔ）正確性。圖6為刀具路徑（jìng）檢驗仿真圖。

      5     加工程（chéng）序的生成

      產生完一（yī）係列刀具路徑,檢（jiǎn）查確定（dìng）無誤（wù）之後,需要將這些刀具路徑（jìng）按其在CNC機床中的加工順序排列,然後通過PowerMILL提供的後處（chù）理模塊（kuài）經自動處理後即可快（kuài）速地產生機床NC代碼文件。

      精加工程序清單如下:

      6    結語

      對複雜曲麵的（de）數控加工,PowerMILL提供了豐富的加工策略,具有計算速度快,絕（jué）對安全的防護措施,強大的後編輯功能（néng）,是一款非常（cháng）適合複（fù）雜曲麵製造的CAM軟件。在應（yīng）用CAD/CAM軟件過程中,優化的（de）數學模型將（jiāng）大大簡化加工程序,並且（qiě）可以實現精（jīng）確加（jiā）工（gōng）。合理的加工（gōng）方案和切削參數對於最終加工出高質量（liàng）、高精度的製品同樣（yàng）起著關鍵的作用,為此,數控編程人員不僅要熟練地應用CAD/CAM軟件,而且要有深厚的數（shù）學功底和豐富的實際加（jiā）工經驗。