筆者所在的中國空空導彈研究院一車間承制的某設備上所用的一種凸輪，自20世紀90年代以來一直采用靠模法加工。由最初經(jīng)過多次試制和手工修銼并裝機試驗，得到一個相對理想的模型，以后加工就采用按圖樣留一定余量先粗加工，然后有操作工人按模型進行靠模加工和修銼，最后把凸輪表面打磨光滑。這樣存在的問題就是加工難度高，對操作工人技術水平要求高，并且加工周期長，精度低，廢品率高。隨著數(shù)控機床和線切割設備的普及，采用線切割或數(shù)控加工的必要性和優(yōu)勢就越來越大。
一、凸輪原始圖樣要求和加工方法改進分析
1. 凸輪的原始圖樣資料和技術要求
凸輪的原始圖樣資料如圖1示，圖樣要求是：355°～185°為R55的圓弧，185°～235°為過渡段，235°～305°為半徑為R37的圓弧，305°～355°為過渡段。其中過渡段為5°均分，各特征點間通過樣條曲線連接。 9 Vq
圖1 凸輪原始圖樣
2. 線切割加工試制和問題分析
我們的線切割機床所用的軟件為CAXA的電子圖板，按圖樣要求做出圖形，其中過渡段為先做出特征點，然后通過各特征點做樣條與兩段圓弧相連，這樣鉬絲的軌跡曲線就形成了。隨后上毛胚試制，加工后發(fā)現(xiàn)凸輪輪廓表面有棱，不順滑。分析其原因為：首先原始凸輪過渡曲線特征點數(shù)值不合適，因原圖樣描繪時間較早，為手工繪制的樣條曲線，造成曲線上特征點取值誤差大；其次就是圓弧與樣條曲線為直接相連，無法保證相切，故接縫處凸棱和凹棱較明顯。另外，線切割加工的不足是無法滿足表面粗糙度和加工效率的協(xié)調。
3. 數(shù)控銑床加工凸輪的分析
若采用配備了數(shù)控分度頭的數(shù)控銑床代替原來的靠模加工方法和線切割，不僅大大提高加工效率，降低了對操作工人的技術水平要求，并且可以提高加工精度和保證表面光滑度要求。
但因為凸輪的數(shù)控加工程序一般采用手工編制，其缺點是數(shù)控銑床軟件編譯采用直線插補，特征點間為直線連接，因手工編程方式的局限性，無法得到足夠的坐標點，這樣就導致加工后的凸輪輪廓有一定偏差，導致凸輪表面出現(xiàn)接棱。原圖樣是按5°為間隔進行分度，間隔較大，數(shù)據(jù)不能直接使用，若編程員對凸輪輪廓進行手工插值細化，則編程復雜，工作量太大，且數(shù)據(jù)校對困難，易出錯。若能通過軟件獲得數(shù)控銑床可識別的文件，則將大大簡化編程過程。
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二、運用Pro/ENGINEER野火2.0
針對傳統(tǒng)的線切割與數(shù)控銑床加工方法的綜合對比，以及對線切割試制樣品的分析，決定充分利用Pro/ENGINEER野火2.0和Excel軟件完成凸輪數(shù)據(jù)完善、軟件模擬和自動生成數(shù)控銑床可以識別和使用的數(shù)據(jù)表。
1. 使用Pro/ENGINEER進行原始數(shù)據(jù)分析和校正
根據(jù)線切割試制結果，我們初步斷定原始數(shù)據(jù)取值不合適。為了驗證此推論，我們決定按照凸輪圖樣在Pro/ENGINEER野火2.0版中進行三維仿真。
進入軟件后點擊文件、新建，選新建零件，在名稱中輸入CAM001后進入繪圖模式，然后點拉伸特征并進入草繪環(huán)境。在草繪環(huán)境下，按設計圖樣進行繪圖，先作出內孔φ55以及R55和R37大小兩個圓弧，接著按圖給出過渡段5°一個特征點共18個。然后通過大小圓弧的端點和特征點作出兩段樣條曲線，這樣拉伸用草圖就生成了，如圖2所示。點擊確定后進行實體拉伸，輸入拉伸厚度尺寸10得到三維模型如圖3示。 XK\nOHLS
圖2 凸輪草繪圖 @7"n X
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圖3 原始的凸輪三維圖
從圖3中可以明顯看出凸輪表面凹凸明顯，不順滑，尤其是過度段與圓弧相接處明顯有棱邊，與采用線切割加工出的凸輪輪廓十分接近。
根據(jù)仿真效果和凸輪的工作時序要求，現(xiàn)決定用Pro/ENGINEER軟件在保證大小圓弧段的時序前提下進行數(shù)值微調，使凸輪曲面更滑順。把明顯的凹凸部位數(shù)值進行調整，并增加樣條曲線和圓弧連接點為相切關系，修改后的圖樣和三維模型如圖4、圖5示。 }%}$h2:
圖4 修改特征點后的圖樣 5\zR>Tg".
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圖5 數(shù)據(jù)修正后的凸輪三維圖
從圖5可以明顯看出，修正后凸輪三維效果已經(jīng)非常接近理想值，表面比較光順，接下來就是如何把數(shù)據(jù)轉成數(shù)控銑床可識別的文本坐標格式，并進行校正了。
