贺建群

(江门职业技术学院机电技术系，广东 江门 529090)

基于MasterCAM的偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓解析法设计与数控加工

贺建群

(江门职业技术学院机电技术系，广东 江门 529090)

介绍了偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓解析法设计与数控加工，首先根据运动规律建立凸轮理论轮廓曲线的参数方程，然后利用MasterCAM绘制其理论轮廓曲线，再偏置一个滚子半径得到盘形凸轮的实际轮廓曲线，最后利用外形铣削刀具路径加工所需的盘形凸轮。

MasterCAM;盘形凸轮;解析法设计;数控加工

1 解析法设计凸轮轮廓

偏置直动滚子从动件盘形凸轮如图1所示［1］，已知从动件运动规律s=f(φ)，凸轮基圆半径rb，滚子半径rT，从动件偏置在凸轮右侧，凸轮以等角速度ω逆时针转动。取凸轮转动中心O为原点，建立直角坐标系Oxy。

图1 偏置直动滚子从动件盘形凸轮

根据反转法，当凸轮顺时针转过角φ时，从动件的滚子中心由B0点反转到B点，此时理论轮廓线上B点的坐标方程为:

凸轮实际轮廓线与理论轮廓线是等距曲线(间距为滚子半径rT)，经过推导可得到与理论轮廓线上B点对应的实际轮廓线上的B'点的直角坐标方程:

式中:φ为推程角。

如果凸轮作顺时针转动，则φ以负值代入;如果从动件在凸轮的左侧，则e以负值代入。

2 盘形凸轮轮廓设计实例

已知盘形凸轮基圆半径rb=40mm，从动件行程h=40mm，滚子半径rT=10mm，偏心距e= 20mm。

从动件运动规律如下:

1)推程段。余弦加速度运动规律，推程角120°，推程h。

2)远休止段。休止角60°，从动件不动。

3)回程段。余弦加速度运动规律，回程角120°，回程h。

4)近休止段。休止角60°，从动件不动。

2.1 推程段理论轮廓曲线设计

1)建立推程段理论轮廓曲线的参数方程。

图2 推程段理论轮廓曲线的参数方程

可利用记事本建立推程段理论轮廓曲线的参数方程，并保存为方程式文件:“盘形凸轮推程(理论轮廓).EQN”，保存路径:chooks。

2)绘制推程段理论轮廓曲线。

启动MasterCAM，选择菜单“设置”—“运行应用程序”，系统弹出“打开”对话框中选择文件“”，单击按钮，在系统弹出的“打开”对话框，选择文件“”，单击按钮，系统弹出“FPlot”对话框，单击“绘图”按钮，单击按钮关闭“FPlot”对话框，结果如图3所示。

图3 推程段理论轮廓曲线

2.2 其余段理论轮廓曲线设计

用同样的方法可以绘制其余段理论轮廓曲线，见表1。

表1 其余段理论轮廓曲线设计

2.3 实际轮廓曲线设计

由前述可知，凸轮实际轮廓线与理论轮廓线是等距曲线，将盘形凸轮的理论轮廓偏置(串联补正)一个滚子半径rT就得到盘形凸轮的实际轮廓，如图4所示，当然也可以利用方程式(2)进行解析法设计。

在数控铣床上加工盘形凸轮时，若采用与滚子直径相同的刀具，那么理论轮廓线即为刀心运动轨迹。

图4 实际轮廓曲线设计

3 盘形凸轮的数控铣削加工

1)选择机床。

单击菜单“机床类型”—“铣床”—“默认”。

2)材料设置。

图5 设置材料参数

图6 材料设置结果

3)外形铣削。

选择菜单“刀具路径”—“外形铣削”，系统弹出“输入新NC名称”对话框，单击按钮，系统弹出“串连选项”对话框，选择凸轮实际轮廓曲线(如图6所示)，单击按钮。系统弹出“外形铣削”对话框(如图7所示)。

图7 外形铣削对话框

图8 外形铣削刀具路径

4)实体验证。

5)后处理。

图9 实体验证

4 结束语

本文重点介绍了偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓解析法设计方法和数控加工方法，该设计方法有效地提高了凸轮设计的精度和效率，对于其他形式(如对心、尖顶)的盘形凸轮同样适用，对其他运动规律(如等速、等加速)的盘形凸轮具有很好的参考价值。

图10 NC代码

［1］赵冬梅.机械设计基础［M］.西安:西安电子科技大学出版社，2004.

The analytical design and NC machining of offset translating roller follower disc cam contour based on MasterCAM

HE Jianqun
(The department of Mechanical and Electrical Technology，Jiangmen Occupation Technology College，Guangdong Jiangmen，529090，China)

It introduces the analytical design and NC machining of offset translating roller follower disc cam contour.It establishes the parametric equation of cam theory contour curve according to the law of motion，draws the theoretical curves based on MasterCAM，offsets a roller radius to obtain the actual contour curve of disc cam.Finally，it processes the cam outline with the shape milling tool.

MasterCAM;disc cam;analytical design;NC machining

TH112.2

A

2095-509X(2015)07-0062-04

10.3969/j.issn.2095-509X.2015.07.015

2015-04-14

贺建群(1965—)，男，湖南娄底人，江门职业技术学院副教授、高级工程师，学士，主要研究方向为数控编程与加工。