凸輪活塞式汽車發動機是一種具有良好（hǎo）發展前景的新型內燃機,通過活塞-凸輪機構,可以把活塞的往複移動（dòng）轉化為凸輪的等速轉動。其中,等速圓柱（zhù）凸輪是凸輪活塞（sāi）式汽（qì）車發動機的核心（xīn）零件。長期以來,等速圓柱凸輪曲麵輪廓的製造采用（yòng）劃線的方（fāng）法,在毛坯上通過樣板劃（huá）線,然後進行找正加工。這種方法加工精度低（dī）,加工周期長,難以滿足實（shí）用（yòng）要求。隨著數控技術的發展,尤其是自動編程技術的應用（yòng）,複雜曲麵的加工逐步得到解決。對於（yú）汽車發動機等速圓柱（zhù）凸輪（lún）,筆者采（cǎi）用PowerMILL軟件進行自動編程加工,取得了良好的（de）效果（guǒ）。

      PowerMILL軟件是英國DELCAM公司開發（fā）的一款獨立（lì）的（de）3D加工（gōng）軟件,它可（kě）以由輸入的模型快速（sù）產（chǎn）生無過切的刀具路徑,提供了從粗加工到精加工的全部選項,加（jiā）工策略豐富,專業性（xìng）強,自動化程度高,刀具軌跡（jì）計算速度快,對生成的加工軌跡可以進行仿真校驗,確保自動編製程度（dù）準確無誤（wù）。特別（bié）適合等（děng）速圓柱凸輪的曲麵輪廓加工（gōng）。

      1     等速圓柱凸輪曲線數學模型的建立

      圖1所示為等速圓柱凸輪（lún）曲線,圓柱凸輪的主要技術參（cān）數要求推程和回程均為等速運動,為了減少剛性（xìng）衝擊和柔性衝擊,過渡曲線采（cǎi）用正弦運動曲線,以（yǐ）適應高（gāo）速輕載場合。圓柱凸輪最大外圓半徑r為100mm,推杆升程為90mm。推程先為正弦運動曲線,過渡區間為0~36;然後進入等（děng）速運動階段,等速區間（jiān）為36~1764;接著再進入正弦運動曲線,過渡區間為（wéi）1764~180。回程曲線規律則對稱安（ān）排。

      按照外徑將凸輪輪廓自與X軸正半軸交（jiāo）點位置逆時針展開,如圖2所示。如果為展（zhǎn）開角,t為展開度,則（zé）:t=/180。

      2     數控加工（gōng）的工藝安排

      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（jìng）為200mm,內孔直徑為40mm,鍵槽均已完成加工,有關工（gōng）藝安排為:1)3D模（mó）型的建立。用UG軟件構建汽車發動機等速圓柱凸輪的3D模型,如圖3所示。2)加工坐標係的確定。以毛坯（pī）下表麵圓心為坐標係原點建立工件坐標（biāo）係。3)數控加工工（gōng）序的（de）安（ān）排。加工工序一般可分為:局部粗加工（gōng）預清角粗加工粗清角半精加工小刀粗清角精加工精清（qīng）角。本（běn）例加工工序采用粗加工半精加（jiā）工精加工。4)刀具的選擇。按照適用、經濟和安全的原則,對應不同加工工（gōng）序,各選一把銑刀。粗（cū）加工選用直徑為25mm鍵槽銑刀（dāo）,半精加工選用直徑為30mm球頭銑刀,精加工選用直徑為18mm的球頭精銑刀。5)工件的定位與夾緊。由於研製（zhì）階段該（gāi）件為單件（jiàn）小批生產,故（gù）以外圓柱表（biǎo）麵和鍵槽（cáo）側麵作為定位基準麵,采用三（sān）爪卡（kǎ）盤自定心夾緊。繞（rào）Z軸旋轉自由度,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擇及參數設置

      3.1粗加工工序

      粗加工主要（yào）任務是切除加（jiā）工（gōng）表（biǎo）麵上的大部分餘量,使毛坯的形狀（zhuàng）和（hé）尺寸盡（jìn）量接近成品。加工精（jīng）度要求不高,切削用量、切削力較大。加工策略（luè）使用最佳等高、三維偏置或（huò）平行加（jiā）工方式。本例中粗（cū）加工采用最佳等高加工方式,粗（cū）加工參數設置如（rú）圖4所（suǒ）示。

      3.2半精加工工序

      半精加工介於粗加工和精加（jiā）工之間,目的是為凸輪輪廓曲麵的精加工做（zuò）好必（bì）要的精度和餘量準備,便於精加工時采用較小的（de）切削量和較高的切削速度。加（jiā）工策略使用最佳等高、三維偏置或平行加工方（fāng）式（shì）。本例中半精加工采用最佳等高策略。選擇行距為1mm,公差（chà）為01mm,加工餘量為05mm。

      3.3精加工工序

      精加工（gōng）是實現等速圓柱凸輪加工最關鍵的一步。加工完畢後僅留01mm的（de）油石打磨餘量。表（biǎo）麵要求沒有（yǒu）明顯刀痕,Ra32m以（yǐ）下（xià）。編程思路（lù）要求密（mì）化走刀（dāo）軌（guǐ）跡（jì）,刀軌要盡可能光順,采用平（píng）行加工（gōng）策（cè）略,選擇刀具直徑為9mm;主軸切削轉速要求高,選擇轉速為3000r/min;進給速度要（yào）求小,選擇其值為150mm/min;選擇行距為05mm,公差（chà）為01mm,精加工刀具路徑界麵如（rú）圖5所示。

      4     刀具路徑檢驗

      該軟件具有（yǒu）可視化的加（jiā）工仿真模擬功（gōng）能,可以直觀查看產生的刀具路徑在實際情況（kuàng）下如何進行加工,檢查過切、碰撞和加工質量等切削情況。仿真時（shí）係統將以可控的速度動態模擬完整的加工切削過程,便於編程人員檢查（chá）加工過程（chéng）的合理性與正確性。圖6為刀具路徑檢驗仿真圖。

      5     加工程序的生成（chéng）

      產生完（wán）一係列刀具路徑,檢查確定無誤之後,需要將這些刀具路徑按其在CNC機床中的加工順序排列,然後通過PowerMILL提供的後處理模塊經自動處理後即可快速地產生機床NC代碼文（wén）件。

      精加工程（chéng）序清單如下（xià）:

      6    結語

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